BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Perkembangan teknologi sekarang ini semakin berkembang sangat pesat,

salah satunya teknologi roket yang saat ini terus berkembang. Roket adalah

sejenis sistem propulsi yang membawa bahan bakar dan oksigennya sendiri.

Dorongan pada roket merupakan penerapan yang menarik dari hukum III

Newton dan Hukum kekekalan momentum yaitu dengan memancarkan aliran

massa hasil pembakaran propelan. Roket memiliki tangki yang berisi bahan

bakar hidrogen cair dan oksigen cair. Bahan bakar tersebut dibakar dalam

ruang pembakaran sehingga menghasilkan gas lalu dibuang melalui mulut

pipa yang terletak dibelakang roket. Akibatnya terjadi perubahan momentum

pada gas selama selang waktu tertentu. Jika ditinjau dari hukum ketiga

Newton tersebut ketika suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain, maka

benda yang dikerjakan gaya akan mengerjakan gaya pada benda yang

mengerjakan gaya padanya, gaya ini disebut gaya aksi-reaksi yang besarnya

sama, namun arahnya berlawanan, dan juga impuls dan momentum, dikatakan

bahwa gaya eksternal yang bekerja pada suatu benda atau sistem akan

mengakibatkan laju perubahan momentum benda tersebut. Menurut Kanginan

(2007 : 171), “Dalam peristiwa tumbukan (tabrakan), momentum total suatu

sistem sesaat sebelum tumbukan sama dengan momentum total sistem

sesudah tumbukan, asalkan tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem.

Roket adalah sebuah contoh dari sekian banyak peralatan yang

dipergunakan penerapan hukum kekekalan momentum, bagaimana gerak

roket dapat menggunakan hukum kekekalan momentum dalam geraknya.

Gerak roket dapat membantu memahami konsep hukum kekekalan

momentum. Untuk mengetahui hal ini lebih jauh, maka perlu dilakukan suatu

kajian tentang gerak roket ini yang sering dijumpai pada materi pembahasan

bidang studi Fisika khususnya dalam bidang Mekanika.

1

Dalam membahas tentang gerak roket ini yang menggunakan prinsip

hukum kekekalan momentum, maka penulis tertarik untuk mengangkat

penulisan makalah Fisika yang berjudul : Prinsip Kerja Roket untuk seminar

ini.

 

B. Rumusan Masalah

Dalam makalah ini memiliki dasar pada penerapan konsep fisika dalam

kehidupan sehari-hari. Dari dasar inilah, maka masalah yang dirumuskan

adalah:

1. Jelaskan pengertian Roket?

2. Apa saja bagian-bagian Roket?

3. Bagaimana prinsip kerja Roket?

4. Jelaskan fungsi Roket?

5. Apa keunggulan dan kelemahan Roket?

 

C.   Tujuan

Sesuai dengan rumusan masalah diatas, tujuan dari makalah ini adalah:

1. Untuk mengetahui pengertian Roket.

2. Untuk mengetahui bagian-bagian Roket.

3. Untuk mengetahui bagaimana cara kerja Roket.

4. Untuk mengetahui fungsi Roket.

5. Untuk mengetahui keunggulan dan kelemahan Roket.

D.   Manfaat

Hasil makalah ini diharapkan dapat memberikan manfaat:

1. Dari penulisan makalah ini diharapkan dapat memperluas wawasan bagi

pembaca.

2. Diharapkan dapat memicu keinginan bagi pembaca untuk menggali ilmu

pengetahuan khususnya tentang aplikasi fisika pada Roket.

2

E. Prosedur Penulisan

Mencari data untuk memperdalam materi makalah ini yang dapat

dilakukan melalui buku bacaan, artikel media massa, dan internet. Studi ini

dilakukan tidak hanya mengacu pada satu sumber saja melainkan

dielaborasikan serta diperkuat dengan sumber-sumber lainnya sehingga

melatih daya berfikir kritis penulis. Pencantuman sumber pustaka merupakan

kegiatan legal yang tidak boleh terlupakan agar tidak menimbulkan cap

sebagai seorang penjiplak.

 

 

 

 

 

3

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Roket

Roket merupakan wahana luar angkasa, peluru kendali, atau kendaraan

terbang yang mendapatkan dorongan melalui reaksi roket terhadap keluarnya

secara cepat bahan fluida dari keluaran mesin roket. Aksi dari keluaran dalam

ruang bakar dan nozle pengembang, mampu membuat gas mengalir dengan

kecepatan hipersonik sehingga menimbulkan dorongan reaktif yang besar

untuk Roket (sebanding dengan reaksi balasan sesuai dengan Hukum

Pergerakan Newton ke 3).

Dalam istilah militer, Roket merujuk kepada bahan peledak berpendorong

tanpa alat pengendali. Roket ini bisa diluncurkan oleh pesawat penyerang

darat (roket udara ke permukaan), ditembakkan dari permukaan(darat/laut)ke

sasaran diudara(darat ke udara), atau bisa ditembakkan dari

permukaan(darat/laut) ke sasaran permukaan yang lain. Ketika era perang

Vietnam, terdapat juga roket darat-udara tanpa kendali yang dibuat untuk

menyerang pesawat yang terbang dalam formasi.Peluru kendali serupa dengan

roket dengan perbedaan sistem kendali untuk memperbesar kemungkinan

mengenai sasaran. Ukuran Roket berbeda dari model kecil yang bisa dibeli di

toko hobi di negara-negara tertentu, sampai yang berukuran besar Saturn V

yang digunakan untuk program Apollo. Untuk penjelajahan angkasa luar yang

tidak terdapat udara maka roket tersebut harus membawa sendiri bahan bakar

dan oksigen untuk menghasilkan daya doromg yang diperlukan.

Kebanyakan roket saat ini adalah roket kimia. Mesin roket ini memerlukan

bahan bakar padat atau cair, seperti bahan bakar cair Booster/penguat Pesawat

4

ulang-alik dan mesin utamanya yang digunakan untuk melepaskan diri dari

gravitasi bumi. Reaksi kimia dimuali di ruang bakar dengan bahan bakar

(dengan udara atau oksigen bila di ruang angkasa) dan gas panas yang

dihasilkan mengalir dengan tekanan tinggi keluar melalui saluran yang

menuju ke arah belakang roket. Tekanan gas yang menyembur keluar inilah

yang menghasilkan gaya dorong bagi roket sehingga roket dapat bergerak

maju atau ke atas.

B. Prinsip Kerja Roket

Menurut Sutrisno (1986 : 158), “Gerak roket merupakan pemakaian yang

menarik dari hukum-hukum Newton. Roket mengeluarkan pancaran gas

panas dari ekornya, ini adalah gaya aksi pada gas oleh roket. Pancaran gas

panas melakukan gaya pada roket dan menggerakkannya, ini adalah reaksi.

Kedua gaya ini adalah gaya dalam untuk sistem yang terdiri atas roket dan

gas. Dari segi momentum, gas panas mendapat momentum ke arah belakang

dan roket mendapat momentum dalam jumlah yang sama ke arah depan.

Cara kerja sebuah roket adalah berdasarkan kekekalan momentum.

Momentum sebuah roket di tanah adalah sama dengan nol. Ketika bahan bakar

dibakar, gas panas ditembakkan ke bawah dan badan roket naik untuk

menyeimbangkan momentum totalnya sehingga tetap bernilai nol. Yang

membuat roket meluncur tanah semburan sebagian masssanya ke arah

belakang. Gaya ke depan pada roket itu tidak lain ialah reaksi terhadap gaya

5

mundur pada bahan yang menyembur itu, dan makin banyak bahan yang

menyembur maka makin banyak berkurangnya massa roket.

.

C. Massa Berubah dan Dorongan Roket

Kekekalan momentum adalah; pada prinsip dorongan roket. Sebuah roket

didorong oleh bahan bakar yang dipancarkan kearah belakang. Massa roket

berkurang secara kontinu sebagai akibat pembakaran bahan. Gaya kedepan

pada roket adalah reaksi dari gaya pada bahan yang dipancarkan.

Dalam hal ini roket bergerak vertikal keatas dan gesekan udara serta

perubahan percepatan gaya gravitasi (g) diabaikan :

Pada gambar diatas (a) menyatakan roket pada saat t ketika massanya m

dan kecepatannya v ke atas. Sedangkan pada gambar (b), menyatakan roket

pada waktu t + dt, dimana kecepatan roket bertambah menjadi v + dv.

Misalkan μ menyatakan massa yang dipancarkan persatuan waktu, maka

massa bahan yang dipancarkan μ dt, sehingga massa m dan dalam waktu dt

menjadi m- μ dt.

Jika Vr kecepatan roket relatif terhadap bahan bakar yang dipancarkan

dan kecepatan bahan bakar yang dipancarkan adalah V’ (relatif terhadap

bumi),

maka: v’=v-vr................................ (1)

6

Satu-satunya gaya yang bekerja pada roket adalah berat m.g dengan

memilih arah keatas positif, impuls gaya ini dalam waktu dt adalah –mg dt

yang sama dengan perubahan momentum.

Karena momentum mula-mula m.v momentum akhir adalah (m- μ dt) (v +

dv) dan momentum bahan yang dipancarkan v’ μ dt, maka:

-mg dt=[(m- μ dt) (v+dv) + v’ μ dt]- mv .............................(2)

Dengan mensubsitusi v’ dari persamaan (1) dan mengabaikan

besaran yang relatif kecil μ dt dv, maka didapatkan :

m dv = vr μ dt – mg dt

karena dm= - μ dt , maka

dv = - vr - g dt

setelah diintegralkan diperoleh:

v= -vr ln m – gt + C

dengan c adalah konstanta yang dicari dari syarat batas. Misalnya m0 dan

v0 adalah massa dan kecepatan pada waktu t=0, maka

v0= -vr ln m0 + C atau C= v0 + vr ln m0

dengan demikian

v = v0-gt + vr ln ....................................(3)

dari persamaan 3 dapat disimpulkan untuk memperoleh kecepatan v yang

tinggi, kecepatan relatif vr dan perbandingan massa harus besar.

 

7

BAB IV

KESIMPULAN

 

5.1. Kesimpulan

Prinsip kerja propulsi roket merupakan penerapan dari hukum ketiga

Newton dan kekekalan momentum. Sebuah roket mendapatkan sebuah dorongan

dengan membakar bahan bakar dan membuang gas yang lewat belakang sehingga

gaya dorong dari gas ersebut menyebabkan roket terdorong dan meluncur ke atas.

Besarnya gaya dorong yang dikerjakan gas terhadap tempat peluncuran sama

besar dengan gaya dorong gas terhadap roket namun arahnya yang berlawanan hal

ini sesuai dengan hukum Newton III.

 

5.2. Saran

Semoga dengan adanya koloqium ini menjadi kajian awal dalam

menganalogikan suatu teknologi dengan alat dan bahan sederhana dan dapat

menjadi salah satu media ajar dalam konsep momentum dan impuls

 

 

 

8

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

 

Giancoli, Douglas C.2001. Fisika Jilid I (terjemahan). Jakarta : Penerbit

Erlangga.

Halliday dan Resnick. 1991. Fisika Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penerbit

Erlangga.

Tipler, P.A.1998. Fisika untuk Sains dan Teknik–Jilid I (terjemahan), Jakarta :

Penebit Erlangga.

Supiyanto. 2005. Fisika SMA XI . Jakarta : Penebit Erlangga.

9

http://www.sman1ptk.sch.id/pembelajaran_interaktif/fisika/

implus_dan_momentum/materi diakses pada 28 Desember 2011 pukul

23.11

http://ms.wikipedia.org/wiki/Momentum. diakses pada 29 Desember 2011 pukul

09.49

10