modul pembuatan roket air

B. MATERI PELATIHAN

PENGENALAN ROKET1. Pendahuluan

Roket berasal dari bahasa Italia Rocchetta (yaitu sekering kecil), nama petasan kecil yang diciptakan oleh artificer Italia Muratori di 1379. Roket merupakan wahana luar angkasa, peluru kendali, atau kendaraan terbang yang menghasilkan dorongan melalui reaksi pembakaran dari mesin roket. Dorongan ini terjadi karena reaksi cepat pembakaran/ledakan dari satu atau lebih bahan bakar yang dibawa dalam roket.

Definisi roket juga digunakan pada mesin roket, yakni mesin yang membawa bahan bakar dan pembakarnya sendiri. Roket terdiri dari berbagai bagian yang menyertainya yaitu:

a. Hidung (Nose)

Bagian paling depan yang biasanya diisi hulu ledak muatan ilmiah atau peralatan indera/kendali Tabung silindris (cylinder) Badan utama roket yang biasanya diisi bahan bakar dan peralatan bakarnya.

b. Ekor (Tail)

Bagian paling belakang berisi saluran sumber pembakaran (nozzle) dan mekanisme pengendalian.

c. Sirip (Fin/Stabilizer)

Alat kendali aerodinamik, yang berfungsi sebagai pemberi kemudi maupun kestabilan saat di udara.

2. Sejarah Roket

Roket pertama kali dibuat di China pada abad 13. Semula roket hanya digunakan untuk meluncurkan kembang api ke udara pada perayaan-perayaan hari besar. Namun dalam perkembangannya, roket digunakan manusia sebagai senjata

Pandapotan Harahap: Modul Pembuatan Roket Air ______________________ 1

Gambar 1

perang untuk membawa bahan-bahan peledak dan diarahkan ke arah musuh.

Roket modern bermula ketika Robert Goddard meletakkan corong de Laval pada kamar pembakaran mesin roket, menggandakan daya dorong dan meningkatkan keeffisen, membuka kemungkinan kepada perjalanan vertikal ke angkasa. Teknik ini kemudiannya digunakan pada roket V-2, dirancang oleh Wernher Von Braun yang menjadi pemain utama dalam memajukan roket modern. V2 digunakan secara luas oleh Adolf Hitler dalam fase akhir Perang Dunia II sebagai senjata teror kepada penduduk Inggris, setiap peluncuran yang berhasil menjulang tinggi ke angkasa menandai awal Zaman Angkasa.

3. Roket Dalam Militer

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 di udara (darat ke udara), atau bisa ditembakkan dari permukaan (darat/laut) ke tempat lain.

Jika roket dikendalikan dari jauh, roket berfungsi sebagai Peluru Kendali (Rudal), kemungkinan mengenai sasaran lebih besar. Saat perang Vietnam, terdapat juga roket darat-udara tanpa kendali, dibuat untuk menyerang formasi pesawat.


Gambar 2

Selain untuk perang, roket juga digunakan untuk kursi penyelamat, kendaraan peluncur untuk Satelit buatan, kendaraan luar angkasa, dan untuk melakukan penelitian ruang angkasa.


FISIKA ROKET AIR1. Tekanan Sebagai Penggerak Utama Roket

Secara sederhana, roket merupakan ruang yang melingkupi sebuah gas yang bertekanan. Sebuah lobang kecil terbuka di sebuah ujung ruang menjadikan gas bisa keluar. Sehingga saat terjadi pelepasan gas tersebut, semburan gas mendorong ke arah yang berlawanan.

Contoh sederhana yang bagus adalah balon (gambar 3). Udara di dalam balon ditekan oleh dinding balon. Udara dalam balon sebaliknya menekan kembali sehingga terjadi keseimbangan tekanan. Saat nozzle (katup) dilepas, udara keluar melalui nozzle ini dan balon terdorong ke arah yang berlawanan.

2. Hukum Newton III, Gaya Aksi Setara Dengan Gaya Reaksi

Pada peluncuran roket, Hukum Fisika tentang gerak sangat mempengaruhi roket. Hukum Newton Ketiga tentang gerak memenuhi kriteria gerak roket.

“Setiap ada gaya aksi selalu terdapat gaya reaksi yang berlawanan arah dan besarnya sama dengan gaya tersebut”.

Dalam peluncuran roket, gaya menjadi seimbang dan tak seimbang setiap waktu, kecuali saat sebelum peluncuran. Peluncur mendorong roket naik saat gravitasi berusaha menariknya ke bawah. Semburan dari roket menjadikan ketidak seimbangan gaya sehingga roket bergerak ke atas. Hukum ketiga dari gerak Newton di atas merupakan gaya aksi dan reaksi yang selalu terjadi saat peluncuran roket berlangsung (gambar 4). Saat semburan dan bahan bakar


Gambar 3

Gambar 4

roket habis, roket mulai melambat dan mencapai titik tertinggi peluncuran, kemudian jatuh kembali ke bumi.

3. Hal-Hal Yang Mempengaruhi Gerak Dan Lintasan Roket

Idealnya lintasan gerak roket adalah berbentuk parabola. Jika ditinjau sebuah bola kecil yang ditembakkan miring terhadap tanah, maka lintasan gerak bolah yang terjadi adalah berbentuk parabola. Dengan anggapan bahwa gesekan udara dan hambatan lainnya diabaikan.

Jika sebuah roket air ditembakkan dengan sudut tertentu, maka semburan air mendorong roket naik ke atas sampai dicapai puncak lintasan. Jika posisi pusat massa roket tersebut tepat seimbang, maka roket meluncur secara seimbang dan bisa mencapai titik terjauh hampir ideal.

OPTIMALISASI PELUNCURAN ROKET AIRBeberapa hal yang mempengaruhi gerak roket antara lain: Bentuk hidung roket, idealnya adalah

berbentuk kerucut gemuk (gambar 6). Untuk roket air, massa pemberat di hidung roket juga mempengaruhi posisi pusat massa roket air secara keseluruhan.

Sirip penyeimbang, idealnya adalah bentuk yang tidak menghambat udara, sehingga tidak berputar saat meluncur.


Gambar 5

Gambar 6

Pusat gravitasi roket, idealnya di atas pusat semburan.

Pusat semburan tekanan, idealnya berada di atas nozzle yang ukuran lobangnya tidak terlalu besar maupun kecil sekali.

Sudut peluncuran mempengaruhi tinggi, jangkauan dan kecepatan roket.

Saat diluncurkan, bentuk lintasan roket tidak ideal sebagaimana gambar di atas. Bentuk umum lintasan roket adalah seperti (gambar 8) berikut:

Gambar 8. Lintasan Roket Air Secara Umum


Gambar 7

Saat tekanan udara dan semburan air habis, maka roket tidak lagi naik ke atas, namun bergerak meluncur seimbang sebanding dengan posisi pusat massa roket yang kosong. Adanya hambatan dan kestabilan roket menjadikan lintasannya tidak berbentuk parabola ideal.


PEMBUATAN ROKET AIRA. Alat dan Bahan untuk membuat roket air

1) Tabel 1. Alat yang diperlukan:

No. Nama Alat Jumlah Kegunaan

1 Gunting 1 buah Untuk memotong isolatif dan merapikan potongan

2 Cutter 1 buahUntuk memotong bagian yang panjang dan lurus (sirip, bagian bawah botol)

3 Mistar 1 buah Untuk mengukur dan meluruskan potongan sirip

4 Spidol/Pensil 1 buah Untuk membuat pola garis, terutama pada sirip

5 Nozzle 1 buahUntuk saluran keluarnya air dan udara saat peluncuran roket

2) Tabel 2. Bahan yang diperlukan:

No.

Nama Bahan Jumlah Kegunaan

1Botol minuman berkarbonase ukuran 1,5 L

2 buah

1 buah untuk bagian atas roket (hidung)

1 buah untuk bagian bawah roket (vessel), tidak boleh ada kebocoran

2 Perekat/isolatif/lakban/dubletip 2 gulung

1 gulung lakban, sebagai perekat bagian atas dan bawah roket

1 gulung doubletip, sebagai perekat sirip ke badan roket

3Plastisin/Lilin mainan(tanah liat)

500 gram Untuk pemberat pada bagian

hidung roket


B. LANGKAH-LANGKAH MEMBUAT ROKET AIR

1) Pembuatan Bagian Atas Badan Roket (Hidung/Nose):

a. Ambil 1 buah botol minuman bersodaukuran 1,5 L

b. Potong dengan cutter bagian bawah botol (umumnya ada batas garisnya)

c. Rapikan potongan dengan gunting(gambar 9)

2) Pembuatan Bagian Pemberat Roket (di ujung hidung roket):

a. Buka tutup botol bagian atas (hidung) roket yang telah dipotong bawahnya

b. Masukkan pemberat/plastisin sampai melalui leher botol sampai ke luar tutup

c. Rapikan plastisin sehingga bentuknyaSimetri dan mengikuti bentuk leher botol(gambar 10)


Plastisin

Dipotong dan dipisahkan

Gambar 9


Gambar 10

3) Pembuatan Bagian Bawah Badan Roket:a. Bagilah lingkaran badan bawah roket

menjadi 3 bagian (120o) atau menjadi 4 bagian (90o), kemudian buat garis 15 cm searah hidung roket dengan menggunakan spidol (gambar 11)

b. Pada garis yang dibuat, tempelkandoubletip pada ketiga garis (untuk 4 sirip dibuat 4 garis)

4) Pembuatan Sirip Roket (Fin):Ada beragam bentuk sirip roket, seperti: Segitiga/delta, setengah lingkaran, jajaran genjang, trapesium dan lainnya (Gambar 12). Keseimbangan peluncuran roket sangat dipengaruhi kokoh, luas dan seimbangnya posisi antar sirip roket.

Langkah Pembuatan Sirip Roket (Segitiga):a. Siapkan bahan polyform (gambar 13)

dengan ukuran 12 cm x 17 cm(garis titik-titik berarti dipotong)

b. Potonglah secara diagonal, sehingga terbentuk 2 segitiga

c. Pinggiran selebar 2 cm digunakanuntuk lipatan sirip roket,berguna untuk merekatkan siripke badan roket


15 cm

Gambar 11

2 cm

10 cm

2 cm

15 cm

2 cm

2 cm

Gambar 13

Gambar 12

d. Sayat pinggiran 2 cm (garis putus), seperti gambar 4 kemudian lipat secara bersilangan (gambar 14)

e. Rekatkan sirip seperti gambar 15di samping, minimal 3 buahdengan posisi/jarak seimbang


Posisi 4 Sirip

Posisi 3 Sirip

Gambar 15

Gambar 15a

Gambar 15b

Sirip/Fin

Gambar 14

2 cm

15 cm

10 cm

5) Menggabungkan Bagian Hidung dan Bawah Roket:

a. Ambil bagian atas/hidung roket

b. Bagian yang dipotong disambungkan dengan bagian atas botol seperti gambar 16

c. Ambil lakban/perekat untuk menyatukan kedua botol

d. Periksa jangan sampai ada kebocoran pada sambungan

6) Pemasangan Nozzle (Saluran Keluar Air dan Udara):a. Ganti tutup botol dengan nozzle yang tersedia (gambar 17)b. Periksa karet nozzle agar saat peluncuran jangan sampai

bocor


Plastisin

Isolatif

Sirip

Nozzle Gambar 16

Gambar 15

c. Putar nozzle sampai tertutup rapat

7) Data Hasil Percobaan Peluncuran

Untuk mendapatkan hasil percobaan dan karakteristik roket air yang dibuat, diperlukan data hasil percobaan peluncuran roket air:

Tabel 3. Data Untuk Percobaan Peluncuran

No.

Sudut peluncura

n(o)

Volume Air

(mL)

Tekanan Udara

(psi)

Jangkauan

(m)

Lama Peluncura

n(s)

1. 30o 500 40 ……..…….. ……………2. 30o 500 50 …............ …………..3. 30o 500 60 …............ …………..4. 30o 500 70 …............ …………..5. 30o 500 80 …............ …………..

Data untuk percobaan peluncuran dapat pula diambil untuk sudut peluncuran yang berbeda, misalnya: 45o, 60o dan 75o serta volume air yang berbeda pula.

8) Membuat Kesimpulan Percobaan Peluncuran

Berdasarkan data data yang diperoleh, buatlah beberapa kesimpulan anda. Ini penting untuk keputusan saat kompetisi dilaksanakan.

Kesimpulan:............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Saran:


...........................................................................................................

...........................................................................................................

...........................................................................................................

PELUNCUR ROKET

Dalam modul ini tidak dimuat cara pembuatan peluncur roket air. Peluncur roket bisa dirakit sendiri ataupun dibeli. Beberapa peluncur roket air yang umumnya dipakai adalah: Peluncur tipe selang-kopler (gambar 16a), dual klep-kopler (gambar 16b), dan tipe Marsiano (gambar 16c).

Tabel 4. Perbandingan 3 tipe peluncur roket air

Dari tabel di atas, tipe Marsiano dapat diandalkan sebagai peluncur roket air yang terbaik.

Pandapotan Harahap: Modul Pembuatan Roket Air ______________________ 15 Gambar

16a Gambar 16b

Gambar 16c

DAFTAR BACAAN:Aldino Adry Baskoro (2010). Panduan Lengkap Membuat Roket

Air. Online: www.langitselatan.com (diakses pada Oktober 2013)

Direktorat pendidikan menengah kejuruan (2008). Teknik Penyusunan Modul. Jakarta: Kemendiknas.

http://engineeringtown.com (diakses pada Oktober 2013) http://id.wikipedia.org/wiki/Roket (diakses pada Oktober 2013) http://inventors.about.com/ (diakses pada Oktober 2013)


http://inventors.about.com/

http://id.wikipedia.org/wiki/Roket

http://engineeringtown.com/

http://www.langitselatan.com/

modul pembuatan roket air

Documents