Pudara

P1

P2

12

Kajian Teori Fisika Untuk Roket air

1. Tekanan (Penerapan Hukum Pascal)

Sifat fluida adalah menekan kesegala arah. Maka ketika udara dipompakan kedalam roket, air akan terdorong oleh tekanan udara di dalam roket yang menekan ke segala arah.

2. Hukum Bernoulli

Air yang di dorong oleh tekanan di dalam botol sebesar P1

akan keluar melalui lubang (noozle) dengan kecepatan v2

P1−P2+ρg (h1−h2)=12ρ ( v22−v12)

Karena selisih tinggi titik h1 dan h2 sangat kecil maka h1−h2dapat di abaikan

Sehingga persamaan menjadi

P1−P2=12ρ (v22−v12)

Maka kecepatan air keluar dari lubang adalah

v2=√ 2 (P1−P 2 )ρ

−v12

Dengan menggunakan hukum kontinuitas maka

v1=A1A2v2

Sehingga persamaan menjadi

v2=√ 2 (P1−P 2 )

ρ(1+ A12

A22)

Dengan A1 adalah luas penampang botol dan A2 adalah luas penampang lubang (noozle)

Fdorong air terhadap roket

Fdorong roket terhadap air

3. Hukum Kekekalan MomentumKetika air didorong kebawah, maka roket akan bergerak dengan kecepatan tertentu. Pada

peristiwa ini berlaku hukum kekekalan momentum. Selama bergerak momentum total roket akan selalu sama dengan momentum total air, selama tidak ada gaya luar yang mempengaruhinya (karena gaya dapat merubah momentum suatu benda)

Momentum awal roket ketika akan akan bergerak adalah p1=mv

Ketika air mulai berkurang sebanyak ∆m, maka kecepatan roket akan bertambah sebesar ∆v, maka

persamaan momentumnya menjadi p2=(m−Δm ) ( v+Δv )

Sedangkan momentum akhir air adalah pa=−Δmva

Sehingga sesuai dengan hukum kekekalan momentum berlaku

p1=p2+ pa

Δv=Δm(v+va )

mKarena percepatan yang dialami roket adalah perubahan kecepatan tiap selang waktu maka

a= ΔvΔt

=(v+va )m ( ΔmΔt )

Besaran ( ΔmΔt )

disebut laju semburan air atau banyaknya air yang terbuang tiap detik. Sedangkan

(v+v a) adalah kecepatan relatif roket terhadap air vr . Jika percepatan gravitasi ikut diperhitungkan maka percepatan roket sesunggunhnya di rumuskan sebagai

a=( vrm ΔmΔt )−g

4. Hukum Newton III (Gaya aksi reaksi)

Bunyi hukum Newton III:

“Untuk setiap aksi, ada suatu reaksi yang besarnya sama besar tetapi berlawanan arah”

penerapan hukum Newton III pada roket air:

ketika udara dalam roket mendorong air keluar melalui noozle maka air juga akan

mv=(m−Δm ) ( v+Δv )−Δmva

H

R

y

x

Vo

θ

melakukan gaya yang sama besarnya tetapi berlawanan arah terhadap roket. Gaya dorong air ini yang membuat roket meluncur ke atas.

5. Gerak ParabolaLintasan roket air berbentuk parabola. Gerak parabola memiliki 2 komponen yaitu gerak pada sumbu x dan gerak pada sumbu y:

Persamaan posisi setiap saat dirumuskan sebagai

Gerak arah horizontal x=vox t=(vocos θ ) .t

Gerak arah vertikal y=voy−

12gt 2=vosin θ−

12gt 2

Ketinggian maximum H=

vo2sin2θ

2g

Jarak Maksimum R=

vo2sin 2θ

g