Kelompok : Akbar
Diosasqia Putra
Ayu
Shuvitria
Claudy
Nadya
Dani
Wijaya
Rismila
Noviana
Sri Yanti
Tanti Dwi
Anita Putri
Veronica
Kristiasie
Kelas : XI
IA 6
Materi : Fluida Statis dan Fluida Dinamis
ROKET BERPENGGERAK UDARA
I.
Tujuan :
1) Membuat
roket sederhana dari bahan plastik.
2) Mengetahui
cara kerja roket berdasarkan aspek fluida statik dan dinamik.
3) Mengetahui
cara menembakkan roket.
II.
Indikator/tolak
ukur :
1) Dapat
mendesain roket sederhana.
2) Dapat
mendesain peluncur roket bertekanan udara sederhana.
3) Memahami
aspek – aspek yang berkaitan dengan penembakan roket.
III.
Dasar
Teori :
Roket angin merupakan salah satu
jenis roket yang menggunakan angin sebagai bahan bakarnya.
Roket angin
merupakan bentuk praktik dari pelajaran atau teori fisika yang biasa dipelajari
di sekolah. Khususnya mengenai tekanan dan gaya dorong yang disebabkan udara.
Cara
membuatnya sangat sederhana dengan menggunakan dua macam pipa. Yaitu pipa
dengan ukuran ¾ dan ½ inci.
Prinsip
kerja roket ini ialah mengisi udara pipa dengan pompa agar udara tersebut
memenuhi volume pipa dan membuat pipa menjadi tertekan. Sehingga tekanan
tersebut yang bisa mendorong roket sehingga roket bisa meluncur dengan jarak
yang sesuai dengan jarak maksimumnya.
IV.
Alat
dan Bahan :
@ Pipa PVC ukuran ¾ inch dan ½ inch @ Keran air
@ Penyambung pipa T dan L @ Busur
@ Pentil Ban @ Amplas
@ Lem Tembak @ Lem Korea atau
Lem Alteco
@ Gergaji Pipa @ Selotip atau
lakban
@ Bahan pemberat atau batu @ Pompa sepeda
@ Stopmap untuk sayap roket @
Gunting
@ Pilok dan plaster warna-warni (untuk
menghias roket)
@ Meteran @ Stopwatch
dan alat tulis
V.
Cara Membuat Roket dan Peluncurnya:
1. Langkah
Membuat Roket
a. Alat
dan Bahan
1)
Pipa
ukuran diameter ¾
2)
Tutup
pipa diameter ¾
3)
Map
plastic untuk sayap roket
4)
Lem
pvc atau lem korea
5)
Plaster
warna-warni sesuai keinginan (untuk merias)
6)
Gunting
7)
Gergaji
pipa
8)
Penggaris
b. Cara
Membuat
1)
Potong
pipa PVC ¾ inch dengan ukuran 25cm - 30 cm
2) Buatlah sayap roket. Sayap dapat
dibuat sesuai keinginan.
Berikut beberapa gambar sayap roket bisa dibuat menggunakan
map plastic atau bekas ember plastic.
3)
Tutup
salah satu ujung pipa dengan menggunakan tutup pipa ukuran 3/4, lalu lem
kemudian beri lakban. Usahakan jangan ada sedikitpun lubang agar tidak ada
udara yang keluar, sehingga roket bisa terbang dengan maksimal.
4)
Buatlah,
bentuk kerucut dari kertas sampul untuk di letakkan di ujung penutup roket.
Seperti gambar berikut :
5) Roket siap untuk diterbangkan.
2. Langkah
Membuat Peluncur
a. Alat
dan Bahan
§ Pipa ukuran ½ inch
§ Tutup pipa diameter ½ inch
§ Penyambung pipabentuk L dan T
§ Katup (keran air)
§ Pentil sepedaAmpelas
§ Solder listrik
§ Gergaji pipa
b. Cara
Membuat
1.
Potong pipa PVC diameter ½ inch menjadi 2 bagian (satu ukuran yang lebih
panjang dan satu ukuran lagi lebih pendek, jika memungkinkan perbandingan
panjangnya 1 : 3) dengan ukuran sesuai keinginan.
2.
Pasanglah
pentil sepeda pada ujung pipa yang ukurannya lebih panjang, kemudian sambungkan
ujung pipa yang lain dari pipa tersebut keran air atau katup.
3.
Kemudian sambungkan ujung keran aair
atau katup yang berukuran kecil.
4.
Amplaslah bagian-bagian penghubunga
pipa, agar roket terhubung dengan pas.
5.
Setelah semua bagian disambungkan, lem
bagian dalam sambungan pipa serta sekitaran luar pipa menggunakan lem pipa PVC.
6.
Kemudian buat bagian kaki agar peluncur
dapat berdiri sendiri.
Jika masih bingung, dapat melihat
hasilnya seperti ini :
7.
Peluncur siap
meluncurkan roket berpenggerak angin.
VI.
Prosedur
Kerja dalam Praktikum Penerbangan Roket :
1. Membentuk
kelompok yang masing – masing kelompok memiliki sebuah peluncur serta 5 jenis
roket bertekanan udara yang terbuat dari plastik dengan desain sendiri.
2. Menembakkan
roket dengan tekanan maksimal 10 kali pompa atau sekitar 20 – 30 psi (pound per
square inch atau pon setiap inci persegi).
3. Menentukan
sudut tembakkan mulai dari 10 derajat hingga 60 derajat serta mengukur jarak
mendatar terjauh yang dicapai roket serta perhitungan ketinggian maksimum yang
dicapai masing - masing roket.
4. Menghitung
kemampuan tekanan yang diberikan setiap peluncur berdasarkan jarak mendatar,
ketinggian, serta waktu yang diukur dari setiap penembakkan roket.
VII.
Diskusi :
1) Mencatat
hasil pengukuran kegiatan roket dalam tabel yang disediakan.
2) Menganalisa
hasil dan perhitungan fisika berdasarkan gerak balistik dan mekanisme roket,
serta menganalisa fluida statis dan dinamis dari tekanan udara yang diberikan.
3) Menyimpulkan
pengaruh tekanan udara, jarak jangkauan roket, serta ketinggian roket dengan
prinsip fluida statik dan dinamik.
4) Memberikan
simpulan hasil pengamatan tentang perilaku roket dan desain roket, serta faktor
– faktor lain yang diduga mempengaruhi pelepasan roket.
VIII.
Deskripsi
Alat :
1)
Dimensi
atau ukuran roket dan peluncur :
|
Nama Roket
|
Berat Roket
|
Panjang
Roket
|
|
MH 370
|
0,06 kg
|
25
cm
|
|
FS 2014
|
0,07
kg
|
30
cm
|
|
MK 2014
|
0,05 kg
|
25
cm
|
|
IDRIS 96
|
0,05
kg
|
25
cm
|
|
EX I46
|
0,06 kg
|
30
cm
|
2)
Dimensi
pompa angin yang digunakan:
Ukuran
pompa angin yang di gunakan :
Pompa
angin berukuran maksimum 100 Psi, seperti gambar dibawah ini :
IX.
Tabel
Pengamatan Roket Bertekanan Udara :
|
Penembakan Ke
|
Tekanan Udara
|
Sudut Elevasi (⁰)
|
Waktu Tempuh (x)
|
Jangkauan (x)
|
Ketinggian
(y)
|
|
1
|
95
|
10⁰
|
1,36 s
|
34,7
m
|
1,504 m
|
|
2
|
70
|
15⁰
|
1,42 s
|
32,7 m
|
2,113 m
|
|
3
|
75
|
20⁰
|
1,90 s
|
41,6
m
|
3,554 m
|
|
4
|
80
|
25⁰
|
1,12 s
|
25,1 m
|
2,652 m
|
|
5
|
70
|
30⁰
|
1,58
s
|
37,25
m
|
4,653 m
|
|
6
|
90
|
35⁰
|
1,50 s
|
41 m
|
5,874 m
|
|
7
|
95
|
40⁰
|
2,20
s
|
38,15
m
|
6,127 m
|
|
8
|
100
|
45⁰
|
1,93 s
|
36,58 m
|
6,465 m
|
|
9
|
100
|
50⁰
|
2,33
s
|
39,4
m
|
7,540 m
|
|
10
|
100
|
60⁰
|
2,93 s
|
47 m
|
10 ,167 m
|
X.
Analisis
Data :
a) Perhitungan ketinggian maksimum
yang dicapai roket :
1).
Ym =
=
=
= 1,504 m
2).
Ym =
=
=
= 2,113 m
3). Ym
=
=
=
= 3,554 m
4). Ym =
=
=
= 2,652 m
5). Ym =
=
=
= 4,653 m
6). Ym =
=
=
= 5,874 m
7). Ym =
=
=
= 6,127 m
8). Ym =
=
=
= 6,465 m
9). Ym
=
=
=
= 7,540 m
10). Ym =
=
=
=10,167 m
b) Perhitungan jangkauan yang dicapai
roket setelah jatuh ke tanah:
1). Xm =
34,7 m =
=
Vo = 31,
29 m/s
2). Xm =
32,7 m =
=
Vo = 24,
88 m/s
3). Xm =
41,6 m =
=
Vo = 24,
41 m/s
4). Xm =
25,1 m =
=
Vo =
17, 06 m/s
5). Xm =
37,25 m =
=
Vo = 19,
10 m/s
6). Xm =
41 m =
=
Vo = 18,
71 m/s
7). Xm =
38,15 m =
=
Vo = 17,
05 m/s
8). Xm =
36,58 m =
=
Vo = 15,
92 m/s
9). Xm =
39,4 m =
=
Vo = 15,
87 m/s
10). Xm =
47 m =
=
Vo = 16,
30 m/s
c)
Perhitungan
tekanan udara pompa yang dihasilkan :
1. Nama Roket : MH 370
P
=
P =
=
=
= 94, 08 N/m2
P =
0, 0136 psi
2). Nama
Roket : FS 2014
P =
P =
=
=
= 91, 47 N/m2
P =
0, 0133 psi
3). Nama
Roket : MK 2014
P =
P =
=
=
= 78, 4 N/m2
P =
0, 0114 psi
4). Nama
Roket : IDRIS 96
P =
P =
=
=
= 78, 4 N/m2
P =
0, 0114 psi
5). Nama Roket : EX 146
P =
P =
=
=
= 78, 4 N/m2
P = 0, 0114 psi
d)
Perhitungan
desain roket :
1)
Roket MH370
Berat:
0,06 kg
Panjang:
25 cm
Diameter:
2,5 cm
Volume:
x Π x d2 x t
x Π x 2,52 x 25
122,71 cm3
2)
Roket FS 2014
Berat:
0,07 kg
Panjang:30
cm
Diameter:
2,5 cm
Volume:
x Π x d2 x t
x Π x 2,52 x 30
147,26 cm3
3)
Roket MK 2014
Berat:
0,05 kg
Panjang:25
cm
Diameter:
2,5 cm
Volume:
x Π x d2 x t
x Π x 2,52 x 25
122,71 cm3
4)
Roket IDRIS 96
Berat:
0,05 kg
Panjang:25
cm
Diameter:
2,5 cm
Volume:
x Π x d2 x t
x Π x 2,52 x 25
122,71 cm3
5)
Roket EX 146
Berat:
0,06 kg
Panjang:
30 cm
Diameter:
2,5 cm
Volume:
x Π x d2 x t
x Π x 2,52 x 30
147,26 cm3
XI.
Pembahasan
A.
Pengertian
Roket
Roket
udara sederhana adalah salah satu jenis roket yang
menggunakan udara dari pompa sebagai bahan bakarnya. Wahana tekan yang
berfungsi sebagai mesin roket biasanya terbuat dari pipa 3/4” . roket dipaksa keluar dari peluncur oleh udara yang bertekanan, biasanya udara
yang telah terkompresi.
B.
Prinsip
Kerja Roket
Berbicara
masalah prinsip kerja roket, pada awalnya saya berfikir bahwa roket prinsipnya
sama dengan balon mainan yang kita sering tiup. Di dalam balon tersebut
tersimpan udara(oksigen dan uap air) yang kita tiup tadi kedalamnya. kemudian
ketika kita lepaskan balon itu, maka balon akan terbang sebanyak udara yang
disimpan di dalam ruang balon tersebut.
Nah,,
dari sedikit bayang-bayangan dari fikiran saya ternyata benar kerja roket
hampir sama dengan balon. Pada awal
perkembangannya, roket digerakan dari hasil pembakaran bahan bakar minyak, gas
dan oksigen cair. Setelah bahan bakar roket dinyalakan, pancaran gas yang
keluar dari roket akan menimbulkan ledakan beruntun kebawah sehingga mendorong
roket ke atas dan roket dapat melaju ke udara. Roket terbang dengan kecepatan
supersonik, yaitu sekitar 300 m/s.
Prinsip
kerja roket merupakan penerapan dari Hukum Newton III tentang gerak , Faksi = - Freaksi yang berbunyi
: "untuk setiap gaya aksi yang dilakukan pada sebuah benda, maka akan
terjadi gaya reaksi yang besarnya sama tapi arahnya berlawanan". Aplikasi
pada gaya roket ini ditunjukkan melalui gaya yang dikerjakan gas pada roket,
yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan yaitu ke atas. Jadi, gas akan
mengerjakan gaya ke atas pada roket sehingga roket akan terdorong ke atas.
Bahan
bakar roket ada dua jenis yaitu bahan bakar cair dan bahan bakar padat. Prinsip
kerja dari roket berbahan bakar cair dan padat sama saja, di mana hasil
pembakaran menghasilkan gaya dorong ke atas. Tetapi roket yang berbahan bakar
padat mempunyai kelebihan yaitu mampu menyimpan bahan bakar dengan jumlah besar
untuk ruang penyimpanan yang sama, karena bahan bakarnya telah dipadatkan.
Sedangkan bahan bakar cair tidak bisa dimanfaatkan.
C.
Faktor-Faktor
yang Mempengaruhi Gerak Roket
1)
Wings (fins)
Ukuran
wings yang bagus adalah yang tidak terlalu lebar atau tidak terlalu sempit,
karena dapat berpengaruh pada kestabilan roket saat meluncur. Makin lebar sayap
maka makin lebar pula luas penampang roket. Makin lebar luas penampang roket,
makin mudah bagi roket untuk mengalirkan udara tetapi juga makian besar
hambatan yang diterima roket. Bahannya bisa dari polycarbonate (dipakai untuk
pintu kanopi), fiber atau bisa juga menggunakan sterofoam. Tetapi apabila kita
menggunakan sterofoam, bisa cepat rusak karena tidak kuat.
2)
Body Peluncur
Body
peluncur terdiri dari satu pipa dengan
ukuran ½” . Tetapi pipa akan lebih baik jika dibuat dengan panjang yang sesuai
dengan body roket. Alasannya karena mampu menampung lebih banyak udara serta mempunyai tekanan yang lebih kuat,
sehingga roket akan meluncur lebih jauh.
3)
Nose Cone
Nose cone adalah bagian
paling ujung dari roket. Bentuknya bermacam-macam, mulai dari bentuk kerucut,
kerucut tumpul, sampai yang tidak mempunyai nose cone (hanya ujung botol saja).
Bentuk Nose cone yang bagus adalah bentuk kerucut, karena lebih mudah membelah
udara saat roket meluncur. Bahan untuk membuat nose cone hendaknya lebih lunak
dari pada bahan untuk membuat wings supaya lebih mudah untuk dibentuk, seperti
bahan fiber. Sebelum nose cone dipasang pada botol, masukkan pemberat ke
dalamnya. Pemberatnya bisa dari kerikil atau yang lainya, kemudian rekatkan
pada ujung kerucut. Tujuannya adalah supaya apabila roket mendarat maka bagian
nose cone berada di bawah.
4)
Cara memompa
Pompa
yang digunakan adalah pompa sepeda yang memiliki tekanan udara yang kuat.
Teknik memompa diawali dengan pelan-pelan kemudian cepat, hingga botol terlepas
dari peluncurnya. Apabila proses memompa berhenti dan botol belum terlepas atau
tidak segera diluncurkan maka udara dalam botol akan habis, sehingga roket
tidak dapat meluncur secara maksimal.
5)
Body roket
Roket
dibuat dengan ukuran ¾”, hal ini dikarenakan body roket harus lebih besar
daripada body peluncur agar roket bergerak tanpa hambatan atau gesekan. Roket
dibuat dengan panjang maksimal 30 cm dan lebih baik lagi jika roket dibuat
lebih kecil dari 30 cm.
6)
Sudut peluncuran
Sudut
peluncuran yang mampu membuat roket mencapai jarak maksimal adalah 60 derajat. Apabila sudutnya lebih dari itu maka roket akan
meluncur ke atas dan jarak yang di tempuh jadi kurang maksimal. Begitu juga
sebaliknya apabila sudutnya kurang dari itu, roket akan jatuh dalam jarak yang
masih lumayan dekat.
XII.
Hasil
Diskusi dan Kesimpulan
Roket dapat meluncur ke atas karena
mendapatkan tekanan dari udara
yang berasal dari pompa. Karena tekanan yang memenuhi
volume pipa maka roket akan terdorong ke atas. Semakin besar dorongan atau tekanan ke roket maka
pergerakan roket saat meluncur akan semakin cepat dan jauh.
Jika katup pada pipa tidak tertutup dengan rapat atau ada sambungan pipa yang
bocor maka udara akan merembes keluar. Ketika udara terus menerus keluar membuat
tekanan pada pipa berkurang
sehingga roket tidak bisa meluncur tinggi. Kestabilan roket dipengaruhi oleh Fin. Pembuatan Fin
harus seseuai dengan besar atau kecilnya roket. Ukuran fin tidak boleh terlalu
besar dan terlalu tipis karena kegunaan fin yaitu untuk membelah angin. Fin akan membuat roket berputar dan bergerak
lurus sesuai dengan arah penembakan.
XIII.
Kendala
Beberapa
kendala yang kelompok kami alami yaitu sebagai berikut.
1)
Waktu
pengerjaan sering terbentur dengan aktivitas beberapa anggota kelompok.
2)
Pompa
yang bocor.
3)
Banyaknya
kegagalan pada proses pembuatan peluncur.
4)
Roketnya
terdapat suatu masalah yaitu terletak pada ketidakseimbangan terhadap fin yang
digunakan dikarenakan terlalu besar dan tipis sehingga tidak dapat membelah
udara dan menjadikan roket tidak lurus sesuai bidikan.
XIV.
Komentar
Perbaikan terhadap kegiatan pengamatan roket :
Roket seharusnya memiliki fin yang tebal dan kuat. Bentuk
peluncur sebagai penyimpan udara tidak perlu terlalu panjang, cukup yang kecil
namun dapat membuat roket meluncur jauh dengan tekanan yang sesuai. Buatlah
katup yang mudah untuk di buka dan ditutup sehingga tekanan dapat keluar dengan
cepat. Beberapa kelompok banyak mengalami masalah pada penyangga peluncur, dan
penyangga yang baik bukan hanya menggunakan 1 pipa penyangga karena itu hanya
sekedar hiasan. Penyangga yang benar yaitu dengan 2 pipa sehingga peluncur
dapat di letakkan di tanah sehingga peluncur akan seimbang.
XV.
Saran
1. Seharusnya siswa/i telah
mengetahui bagaimana meluncurkan Roket sederhana dengan baik dan benar.
2. Sebaiknya dalam
peluncuran Roket sederhana, kita menghitung jarak maupun ketinggian roket
tersebut.
XVI.
Daftar
Pustaka
XVII.
Lampiran
1.
Gambar
Desain Roket (foto terlampir)
2.
Gambar
dan Desain Peluncur Roket (foto terlampir)
3.
Gambar
kegiatan pembuatan dan peluncuran roket
4.
Gambar
kegiatan analisa dan diskusi kelompok
5.
Foto
Kelompok Roket
Gambar kegiatan pembuatan dan peluncuran roket
Gambar kegiatan analisa dan diskusi kelompok
Diskusi pembuatan laporan
Foto kelompok roket
