Karya Tulis Ilmiah Roket Air

PRINSIP KERJA ROKET AIR

KARYA TULIS ILMIAH

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Mengikuti Ujuan Nasional (UN)

Di SMA Negeri Jatinangor

Oleh    :

Ajeng Utami Putri                 NIS 111210184

Annisa Ulfadhilah                 NIS 111210224

Dea Shierliana Chandra       NIS 111210076

Dede Fatimah                        NIS 111210153

Dian Setiadin                         NIS 111210155

Faheem Razid Fadhlullah    NIS 121311280

Fikri Saiful Iman                   NIS 111210123

Ida Purnamasari                   NIS 111210089

SMA NEGERI JATINANGOR

KABUPATEN SUMEDANG

2013

PRINSIP KERJA ROKET AIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Mengikuti Ujian Nasional (UN)

di SMA Negeri Jatinangor

Oleh :

Ajeng Utami Putri                      NIS   111210184

Annisa Ulfadhilah                      NIS   111210224

Dea Shierliana Chandra            NIS   111210076

Dede Fatimah                              NIS   111210153

Devia Maulani                             NIS   111210262

Dian Setiadin                               NIS   111210155

Faheem Razid Fadhlullah          NIS   121311280

Fikri Saiful Iman                        NIS   111210123

Ida Purnamasari                         NIS   111210089

Mengetahui                                                                            Jatinangor,      September 2013

Kepala SMAN Jatinagor,                                                     Pembimbing,

Drs.Ade Rohaendi, M.Si                                                      Hj.Nining Yuningsih, S.Pd.

NIP 19650910 199412 1001                                                  NIP

KATA PENGANTAR

            Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas karya tulis ilmiah ini. Salawat serta salam selalu tercurahkan kepada junjungan alam Nabi Muhammad SAW.

            Alhamdulillah hirobbil’alamin akhirnya penulis dapat menyelesaikan penyusunan karya tulis ilmiah ini dengan tema “ROKET AIR”.semoga dengan dibuatnya karya tulis ilmiah ini dapat bermanfaat bagi semua pihak, khususnya bagi SMA Negeri Jatinangor.

            Penulis menyadari dengan sepenuh hati, bahwa penyusunan karya tulis ilmiah ini tidak terlepas dari motivasi, bimbingan serta dukungan dari semua pihak, oleh karenanya penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1.      Drs.Ade Rohaendi, M.Si, selaku Kepala SMA Negeri Jatinangor.

2.      Hj.Nining Yuningsih, S.Pd, selaku pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing, memotivasi dan memberikan saran kepada penulis dalam menyelesaikan karya tulis ilmiah ini.

3.      Irma Rahmawati, S.Pd, selaku wali kelas XII IPA 4 yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan karya tulis ilmiah ini.

4.      Seluruh keluarga yang telah memberikan do’a, motivasi dan dukungan materil yang tidak henti-hentinya diberikan kepada penulis.

5.      Rekan-rekan yang telah memberikan motivasi kepada penulis serta  kebersamaan dan dukungan yang telah diberikan kepada penulis untuk menyelesaikan karya tulis ini.

Semoga segala kebaikan dan bantuan yang telah diberikan kepada penulis senantiasa mendapat ridho dan balasan dari Tuhan Yang Maha Esa.

Penulis menyadari bahwa karya tulis ilmiah ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan untuk perbaikan selanjutnya.  Semoga karya tulis ilmiah ini dapat bermanfaat bagi semua pihak, khususnya bagi SMA Negeri Jatinangor.

Jatinangor,    September 2013

       Penulis

DAFTAR ISI

	KATA PENGANTAR………………………………………………..	ii
	DAFTAR ISI…………………………………………………………..	iii
BAB I	PENDAHULUAN
	1.1  Latar Belakang Penelitian………………………………………….	1
	1.2  Rumusan Masalah………………………………………………….	2
	1.3  Pembatasan Masalah……………………………………………….	2
	1.4  Tujuan……………………………………………………………...	3
	1.5  Metode Penelitian………………………………...………………..	3
	1.6  Manfaat…………………………………………………………….	3
	1.7  Sistematika Penulisan……………………………………………...	3
BAB II	KAJIAN TEORI
	2.1  Mengenal Roket……………………………………………………	5
	2.2  Sejarah Roket………………………………………………………	8
	2.3  Pengertian Roket Air…..…………………………………………..	10
	2.4  Teori Roket Air……………………………………………….……	11
	2.5  Komponen Roket Air………………………………………….…...	13
	2.6  Alat dan Bahan………………………………………………….....	15
	2.7  Cara Pembuatan Roket Air………………………………………...	15
	2.7.1  Cara Membuat Badan Roket………………………….…….	15
	2.7.2  Cara Membuat Peluncur (Launcher)………….…………….	16
BAB III	PEMBAHASAN
	3.1  Prinsip Kerja Roket Air……………………………………………	18
	3.2  Faktor yang Mempengaruhi Laju dan Jarak Roket Air……………	23
BAB IV	SIMPULAN dan SARAN
	4.1  Simpulan……………………………………………….…………..	26
	4.2  Saran………………………………………………….……………	27
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………….…………		32
LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

GAMBAR                                                                                                     HALAMAN

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang

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 atau ledakan  dari  satu  atau  lebih  bahan  bakar  yang  dibawa  dalam  roket.  Seringkali  definisi  roket  digunakan  untuk  merujuk  kepada  mesin  roket.  Roket  pertama  kali  dibuat  di  China  pada  abad  13.  Sedangkan  penggunaan roket secara intensif untuk militer, industri dan ilmu pengetahuan dimulai pada awal abad ke-20.

Awalnya roket  hanya  digunakan  untuk  meluncurkan  kembang  api  ke  udara  pada  perayaan-perayaan  hari  besar.  Namun  dalam  perkembangannya,  roket  digunakan  manusia  sebagai  senjata  perang  untuk  membawa  bahan-bahan  peledak  dan  diarahkan  ke  arah  musuh.  Selain  untuk  perang,  roket  juga  digunakan  untuk  kursi  penyelamat,  kendaraan  peluncur  untuk  Satelit  buatan,  kendaraan  luar  angkasa,  dan  untuk  melakukan  penelitian  ruang  angkasa.

Roket air adalah salah satu jenis roket yang menggunakan air sebagai bahan bakarnya.  Roket air dikenal dalam berbagai istilah, di benua Eropa roket air lebih dikenal dengan istilah aquajet namun di beberapa tempat dikenal juga dengan istilah roket botol.

Roket air merupakan salah satu alat peraga pembelajaran IPA yang disediakan di Museum Pusat Peragaan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Taman Mini Indonesia Indah Jakarta. Dengan roket air kita bisa mempelajari pelajaran IPA khususnya fisika dengan mudah dan mengasyikan. Selain itu, rancangan dan proses pembuatannya yang tidak begitu rumit, peralatan dan bahan-bahan   yang   diperlukan   dalam   pembuatan roket air pun banyak  terdapat  di sekitar  lingkungan  sekolah dan rumah, sehingga mudah dalam proses pembuatannya. Walaupun memang roket air sudah tidak asing di telinga kita, namun tak menutup kemungkinan bahwa masih ada orang yang belum mengenal roket air, terutama siswa-siswi SMAN Jatinangor.  Maka dari itu, penulis memilih roket air sebagai tema dalam penulisan karya tulis ilmiah ini.

1.2    Rumusan Masalah

1.      Hukum fisika apa saja yang digunakan saat peluncuran roket air?

2.      Faktor apa sajakah yang dapat mempengaruhi laju dan jarak roket air?

1.3    Pembatasan Masalah

Dalam karya tulis  ini, penulis membatasi tentang hal – hal yang mempengaruhi  cara kerja roket air dari hukum fisika yang mendasarinya.

1.4    Tujuan

1.      Untuk membuktikan hukum - hukum fisika yang berlaku  pada saat peluncuran roket air.

2.      Untuk mengetahui jarak yang dapat ditempuh oleh roket dalam berbagai sudut.

1.5    Metode Penelitian dan Teknik Pengumpulan Data

Pada penulisan karya tulis ini, kami menggunakan beberapa metode, diantaranya yaitu melakukan observasi ke objek wisata, metode angket dan melakukan praktikum peluncuran roket yang telah kami buat.

1.6    Manfaat

1.      Agar lebih memahami prinsip hukum fisika yang berlaku pada roket air.

2.      Agar dapat menerapkan proses pembelajaran yang mudah dipahami oleh siswa dengan menggunakan alat peraga.

1.7    Sistematika Penulisan

Cover luar

Cover dalam

Lembar pengesahan

Kata Pengantar

Daftar Isi

Daftar Gambar

Bab I Pendahuluan

1.1     Latar Belakang

1.2     Rumusan Masalah

1.3     Pembatasan Masalah

1.4     Tujuan

1.5     Metode Penelitian dan Teknik Pengumpulan Data

1.6     Manfaat

1.7     Sistematika Penulisan

Bab II Kajian Pustaka

Bab III Pembahasan

Bab IV Simpulan dan Saran

Daftar Pustaka

Lampiran

BAB II

KAJIAN TEORI

2.1    Mengenal Roket

Roket merupakan wahana luar angkasa, kendaraan terbang yang menghasilkan dorongan melalui reaksi pembakaran dari mesin roket. Pada awalnya ketika  baru dikembangkan, roket digerakkan berkat hasil pembakaran bahan bakar minyak gas dan oksigen cair. Campuran itu menghasilkan gas panas yang meledak ke bawah dan mendorong roket ke atas. Saat ini, roket sudah dikembangkan menjadi lebih canggih yaitu dapat menggunakan bahan bakar padat maupun bahan bakar cair. Untuk penjelajahan angkasa luar yang tidak terdapat udara maka roket harus membawa sendiri bahan bakar dan oksigen untuk menghasilkan daya dorong yang diperlukan.

Ukuran Roket berbeda dari model kecil yang biasa dibeli sebagai kembang api, atau roket  hobi, sampai yang berukuran besar seperti Saturn V yang digunakan untuk program  Apollo.

Kebanyakan roket saat ini adalah roket kimia. Mesin roket ini memerlukan bahan bakar padat atau cair, seperti bahan bakar cair.  Mesin utamanya digunakan untuk melepaskan diri dari gravitasi bumi. Reaksi kimia ditempatkan di ruang bakar dengan bahan bakar berupa udara atau oksigen bila di ruang angkasa.  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 ke atas.

Terdapat konsep jenis roket lain yang semakin sering digunakan di luar angkasa seperti menggunakan dorongan ion, yang menggunakan energi elektromagnet dan bukan tenaga dari reaksi kimia. Roket termal nuklir juga telah dibangun, tetapi tidak pernah digunakan.

Kemajuan teknologi di berbagai belahan dunia menambah wawasan bagi para fisikawan untuk terus mengembangkan pengetahuannya. Sejalan dengan kemajuan teknologi itulah kini terus berkembang berbagai roket air, yaitu :

1.      SaturnV
Saturn V merupakan roket terbesar di dunia dan paling bertenaga yang pernah  dibangun dalam sejarah umat manusia. Ini adalah roket yang memungkinkan bagi manusia untuk mendarat di Bulan. Saturn V tingginya hampir 363 kaki setinggi gedung 40 lantai.

2.      N-1

N-1 adalah roket yang cukup bertenaga dan roket terbesar yang dikembangkan oleh soviet untuk mengirim orang ke Bulan. Namun semua roket tersebut telah hancur selama penerbangan uji coba mereka N-1 panjangnya sekitar 344,5 meter.

3.      Ares-1
Ares-1 adalah roket lain yang dirancang AS  yang  saat  ini  sedang  dalam  pembangunan. Setelah  pension  dari  shuttle,  Ares  akan  menjadi  transportasi  manusia  untuk  pergi  ruang  angkasa  dan  bahkan  ke  Bulan  lagi. Ares-1  memiliki  panjang  310  kaki  dan  didukung  oleh  satu  mesin  roket  padat  selama  lepas  landas.

4.      DeltaIV
Delta  IV  adalah  roket  yang  dirancang  AS  dengan  tujuan  untuk  penggunaan  militer  dan  komersial.  Roket  ini  memiliki  ketinggian  206  meter.

5.      AtlasV
Atlas  V  adalah  roket  buatan  Amerika  Serikat  yang  dirancang  untuk  membawa   beban   berat  untuk  diangkut  ke  orbit  Bumi.  Roket  ini  memiliki  ketinggian  195  kaki  dan  memiliki  total  angkat  dari  massa  333.298  kg.

Selain  kelima  roket  di atas,  terdapat  pula  roket  terbesar  karya  Indonesia.  Indonesia  sukses  melakukan  uji  coba  terbang  roket  RX-420.  Roket  dengan  jarak  tempuh  101  kilometer  dan  dapat  mencapai  ketinggian  53  kilometer  itu  merupakan  roket  terbesar  yang  pernah diuji.

Selain roket  tersebut  ada  juga  beberapa  roket  hasil  karya  Indonesia,  diantaranya  :

1.      Ariane 5

Uji terbang pertama Ariane 5 yang gagal pada bulan Juni 1996, dengan perusakan diri selama 37 detik setelah diluncurkan karena kerusakan pada software kontrol, yang tak diragukan lagi salah satu bug komputer paling mahal dalam sejarah. Roket ini memiliki ketinggian 193 kaki.

2.      Space Shuttle

Sekarang tiba disini dengan mesin canggih, yaitu pesawat ulang alik. Dibuat di USA, Pesawat Ulang Alik sedang digunakan untuk pengiriman kargo dengan ukuran sedang ke orbit dan dioperasikan oleh tujuh awak laki-laki. Space Shuttle memiliki tinggi sepanjangi 184 kaki.

3.      H-Iibrocket

H-IIB adalah roket berbahan bakar cair buatan Jepang yang menyediakan sistem peluncuran untuk tujuan utama peluncuran H-II Transfer Vehicle (HTV) terhadap Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Ini memiliki ketinggian 56m.

4.      Falcon 9 

Falcon 9 adalah dua-tahap dapat digunakan untuk orbit; oksigen cair dan minyak roket bertenaga meluncurkan kendaraan yang diproduksi oleh SpaceX. Roket ini masih di dalam pengembangan dan akan diluncurkan pada akhir 2009. Roket ini memiliki ketinggian 178 kaki.

5.      Proton

Proton pertama diluncurkan pada tahun 1965 dan sistem peluncuran masih digunakan pada 2009, yang menjadikannya salah satu dari para pendukung paling sukses berat dalam sejarah luar angkasa. Ini memiliki ketinggian 53 m.

2.2    Sejarah Roket

Roket  pertama  dibuat  di  Cina  pada  abad  ke-13.  Semenjak  awal  di  Cina,  roket  digunakan  sebagai  kembang  api  yang  mampu  melesat  ke  udara  hingga  membentuk  kembang  api  raksasa  di  angkasa.  Belakangan  kembang  api  dikembangkan  menjadi  roket  dan  dijadikan  sarana  untuk  membawa  muatan  dengan  tujuan  perang  maupun  damai.  

Pada  masa  perang,  kembang api  berubah  fungsi  menjadi  sarana  peluncur  panah  api.  Senjata  ini  antara  lain  digunakan  tentara  China  atau  Chin  Tartar  untuk   menghalau  serangan  bangsa  Mongolia  yang  dipimpin  Kai  Feng  Fu  pada  tahun  1232.  Lewat  jalur  perdagangan,  pengetahuan  tentang  pembuatan  mercon  itu  sampai  ke  India  dan  bahkan  sampai  kepada  bangsa  barat.  Ditangan bangsa  barat  mercon  dikembangkan  menjadi  roket  melalui serangkaian  penelitian  selama  lima abad  yaitu  sejak  abad  ke-13  sampai  ke-18.  Nama  Roket  berasal  dari  Italia  Rocchetta  (yaitu  sekering  kecil),  nama    petasan   kecil  yang  diciptakan  oleh  artificer  Italia  Muratori  di 1379.

Nama-nama  ilmuan  barat yang  mempunyai  peran  cukup  nyata  dalam  perkembangan  roket  diantaranya  Robert  Anderson.  Ilmuan  Inggris  ini  pada  tahun  1696  membuat  cetakan  roket  dan  campuran  bahan  bakar  roket  yang  disebut  propelan.  Memasuki  tahun  1806,  roket  sudah  digunakan  oleh  armada  perang  Napoleon  tetapi  hasilnya  belum  akurat  untuk  menembak  sasaran.  Baru  pada  awal  abad  ke-20  muncul  dua  orang  ilmuwan  yang  bermimpi  menggunakan  roket  untuk  ke  ruang  angkasa,  yaitu  Konstantin  Tsiolkovsky  dari  Rusia  dan  Robert Goddard  dari  Amerika  Serikat.

Roket  modern  bermula  ketika  Robert  Goddard  seorang  insinyur  dari  Amerika  Serikat  meletakkan  corong  de  Laval  pada  kamar  pembakaran  mesin  roket,  menggandakan  daya  dorong  dan  meningkatkan  keefisienan  pada  roket.  Kemudian  pada  tahun  1926,  Robert  Goddard  berhasil  meluncurkan  roket  pertama  di  Auburn  Massachusetts.  Roket  ini menggunakan  minyak  dan  oksigen  dan  bias  meluncur  sampai  ketinggian  12  meter.  Selanjutnya  Goddard  merancang  roket  yang  lebih  besar  dan  lebih  cepat,  hingga  bisa terbang  sampai  ketinggian  2  km.

Di  tangan  bangsa  Jerman,  yang  dimotori  Hermann  Oberth  dan  Wernher  von  Braun,  roket menjadi  senjata  ampuh  sebagai  peluru  kendali  disebut  Roket  V-2  (Vergelstungswaffe Zwei)  yang  digunakan  pada  perang  dunia  II.  Mereka  juga  merintis  pengembangan  roket sebagai  wahana  pembawa  muatan  yang  kemudian  menjadi  cikal  bakal  dalam  memajukan roket  modern.

Setelah  perang  dunia  ke-II  dengan  kalahnya  Jerman  dan  sekutunya,  maka  teknologi  peroketan  ini  dibawa  ke  Uni  Soviet  dan  Amerika  Serikat.  Di  dua  negara  ini  roket  mengalami  perkembangan  yang  sangat  pesat.

Amerika  Serikat  dan  Uni  Soviet  mengembangkan  roket  untuk  peluru  kendali  pada  tahun   1950.  Ditangan  Konstantin  Tsiolkovsky,  Uni  Soviet  kemudian  berhasil  meluncurkan  roket   pembawa  satelit  Sputnik  ke  orbit  di  ruang  angkasa  pada  4  Oktober  1957. Keberhasilan  peluncuran  satelit  untuk  pertama  kali  itu  disusul  peluncuran  roket  yang  membawa  Sputnik  II  wahana  ruang  angkasa  berawak.  Dan  pada  tahun  1961,  dengan  menggunakan  roket  A-1  kosmonot  pertama  Rusia  Yuri  Gagarin  menjadi  orang  pertama  di  dunia  yang  pergi  keluar   angkasa.

Sedangkan  Amerika  Serikat  pada tahun 1969,  dengan  menggunakan  roket  Sarturnus  V  yang  membawa  pesawat  Apollo  yang  diawaki  oleh  Neil  Amstrong  dan  Edwin  Aldrin   membuat  sejarah  dengan  menjadi  manusia  pertama  yang  menginjakan  kakinya  di  bulan. 

Saat  ini  angkasa  luar  menjadi  bisnis  yang  sangat  menjanjikan  dengan  nilai  transaksi  yang  sangat  besar,  sehingga  roketpun  disewakan  oleh  beberapa  pemasok  untuk  meluncurkan   satelit  komersial  ke  dalam  orbit.  Pemasok  utama  adalah  NASA  dan  European  Space  Agency  (ESA).

2.3    Pengertian Roket Air

Roket  air  adalah  roket yang berbahan bakar pendorong air dan udara bertekanan. Roket ini menggunakan bahan bakar air  untuk bergerak atau meluncur sehingga boleh dibilang roket air ini adalah roket yang ramah lingkungan. Karena roket ini menggunakan bahan bakar air  untuk bergerak atau meluncur maka boleh dibilang roket air ini adalah roket yang ramah lingkungan. Seperti kita ketahui bersama bahwa udara dalam suatu ruangan akan menekan ke segala arah dan akan mengalir menuju tekanan yang lebih rendah. Dengan dasar tersebut  jika suatu botol diisi dengan udara dengan tekanan tertentu maka udara dalam botol akan menekan ke segala arah dan jika dilubangi pada suatu titik maka udara akan keluar dari lubang tersebut dan akan menyebabkan gaya yang berlawanan arah dari keluarnya udara.  

Air yang terdorong keluar akan mendorong udara bebas sehingga roket bisa meluncur. Komposisi air dan udara juga mempunyai perbandingan tertentu agar menghasilkan dorongan yang maksimal. Karena besarnya tekanan udara yang dimanfaatkan harus sesuai dengan air yang diisi, sehingga pada akhirnya udara yang dimanfaatkan cukup untuk mendorong air yang diisikan ke dalam badan roket.

Roket air mulai populer di Indonesia sekitar tahun 2005/2006. Roket air adalah sebuah pesawat sederhana yang dapat kita buat hanya dengan modal kemauan dan keterampilan. Roket air dibuat untuk banyak proses yaitu; untuk menentukan tekanan udara didalam roket, untuk mengukur ketinggian dan kecepatan udara. Tetapi yang sangat di tonjolkan  pada prinsip kerja roket air adalah hukum tekanan udara.

Prinsip dasar roket merupakan implemantasi dari perubahan momentum serta Hukum III Newton mengenai aksi-reaksi. Dalam dunia pendidikan, berbagai percobaan bisa dilakukan untuk memberikan pemahaman kepada peserta didik mengenai prinsip dasar roket mulai dari percobaan yang sederhana menggunakan botol-botol bekas minuman soda.

2.4    Teori Roket Air

Roket air merupakan bentuk praktik dari pelajaran atau teori fisika yang biasa dipelajari di sekolah. Khususnya mengenai tekanan dan gaya dorong yang disebabkan udara. Tak hanya menjadi wahana praktik, roket air ternyata sudah dikenal di kalangan komunitas pecinta ilmu pengetahuan.

Prinsip propulsi roket akan dianalogkan dengan menggunakan roket air sederhana. prinsipnya yaitu, botol akan meluncur bila botol diberi tekanan udara yang tinggi (dari pompa), dan didalamnya diberi sedikit air untuk menghasilkan tenaga semburan yang lebih besar. Botol kemudian bertekanan dengan gas, biasanya udara dikompresi dari sebuah Pompa sepeda,Kompresor udara, tapi kadang-kadang CO ₂ atau nitrogen dari sebuah silinder.

Prinsip kerja roket ini merupakan penerapan dari hukum III Newton dan hukum kekekalan momentum. Gaya dorong yang bekerja pada roket merupakan gaya yang bekerja pada roket akibat gas yang dikeluarkan. Agar roket dapat dipercepat keatas maka gaya dorong harus lebih besar dari gaya eksternal. dan diperoleh kelajuan gerak roket untuk kelajuan roket yang bergerak tanpa gaya eksternal.

Air dan gas yang digunakan dalam kombinasi, menyediakan sarana untuk menyimpan energi potensial yang mampat, dan air meningkatkan fraksi massa dan memberikan momentum yang lebih besar ketika dikeluarkan dari nozzle roket. Kadang-kadang aditif digabungkan dengan air untuk meningkatkan kinerja dalam berbagai cara. Sebagai contoh: garam dapat ditambahkan untuk meningkatkan densitas massa mengakibatkan reaksi yang lebih tinggi yang disebut dorongan spesifik. Sabun juga kadang-kadang digunakan untuk membuat busa padat di roket yang menurunkan kepadatan massa reaksi tetapi meningkatkan durasi dorong.

Dasar hukum roket air adalah hukum III Newton /aksi-reaksi yang berisi :   “Apabila sebuah benda memberikan gaya kepada benda lain, maka benda kedua memberikan gaya kepada benda yang pertama. Kedua gaya tersebut memiliki besar yang sama tetapi berlawanan arah.”

Teori dasar peluncuran roket air, sama dengan percobaan balon yang meluncur ke atas. Roket air memberikan gaya aksi yang sangat besar kepada gas, dengan mendorong gas keluar, dan gas tersebut memberikan gaya reaksi yang sama besar, dengan mendorong roket air ke atas. Gaya dorong yang diberikan gas kepada roket air sama besar dengan gaya yang diberikan roket air kepada gas, hanya arahnya berlawanan. Roket air mendorong gas ke bawah, gas mendorong roket air ke atas. Inilah yang disebut hukum aksi-reaksi / hukum III Newton .

2.5    Komponen Roket Air

Roket air didesain untuk memenuhi kriteria tertentu, misalnya desain roket untuk mencapai ketinggian maksimum berbeda dengan desain roket untuk ketepatan target, oleh karena itu bentuk, ukuran dan jumlah komponen tiap desain roket air berbeda-beda. Pada umumnya bagian-bagian roket adalah nose cone, body, fin, nozzle dan bagian-bagian lain untuk menambah kestabilan dan nilai estetika.

1.      Nose cone

Nose cone adalah bagian yang paling ujung dari sebuah roket, bentuk nose cone mempengaruhi kestabilan roket saat meluncur, selain itu juga menentukan kecepatan roket. Nose cone dibuat lancip agar mempunyai kecepatan yang maksimal karena ujung yang lancip dapat lebih mudah membelah udara.

2.      Body

Dalam pembuatan roket air sering kali ruang kompresi roket dibuat sebagai body roket pula. kontur botol bekas air mineral kebanyakan mempunyai alur-alur yang dapat berpengaruh pada hambatan angin yang di terima roket. Selain itu, karena terpengaruh oleh tekanan udara di dalam ruang kompresi, kekuatan body menjadi berkurang setelah diluncurkan, sehingga tidak bisa dipakai berulang-ulang, jika dipaksakan berpotensi menimbulkan kecelakaan/ roket meledak.

3.      Fin (Sayap roket)

Fin adalah bagian yang sangat penting dari sebuah roket. Fin berfungsi sebagai pengarah aliran udara dari ujung roket menuju belakang. Oleh karena itu fin berfungsi membuat gerakan roket lebih stabil. Seperti halnya nose cone, bentuk fin juga berpengaruh pada kestabilan. Kecepatan roket juga berpengaruh pada pemilihan bentuk fin.  Lebar fin juga mempengaruhi luas penampang roket, makin lebar fin, makin lebar pula luas penampang roket. Makin lebar luas penampang roket makin mudah roket mengalirkan udara, tetapi juga makin besar hambatan udara yang diterima roket.

4.      Nozzle

Nozzle adalah salah satu bagian penting dari sebuah roket karena nozzle juga menentukan besarnya thrust. Ukuran nozzle juga mempengaruhi kecepatan dan thrust duration. selain sebagai lubang keluarnya campuran air dan udara, nozzle juga berfungsi sebagai penghubung antara roket dengan Peluncur. Karena menghubungkan antara roket dengan Peluncur maka desain Peluncur, nozzle dan roket harus sesuai, karena itu bentuk nozzle menjadi beragam.

5.      Wings (sayap)

Ukuran wings yang bagus adalah yang tidak terlalu lebar atau tidak terlalu sempit, karena dapat berpengaruh pada kestabilan roket saat meluncur. Fungsi dari wings adalah sebagai pengarah aliran udara dari ujung roket menuju belakang. Selain itu juga, sebagai penyeimbang ketika roket meluncur di udara agar tetap stabil.

2.6    Alat dan Bahan

a.       Dua  botol bekas air mineral

b.      Pipa Paralon ½ inch 1 meter

c.       Lembaran polycarbonat (dipakai untuk atap atap kanopi)

d.      Cable ties berjumlah 7-10

e.       Dua  penutup pipa paralon ( Dop tanpa ulir) ukuran ½ inc

f.       Pentil (air intake) sepeda motor

g.      Lembaran fiber (untuk nose cone)

h.      Sambungan pipa berbentuk T

i.        Beberapa lembar Koran (untuk pemberat)

j.        Sambungan pipa paralon 1 inc

k.      Gunting, lem paralon, lakban bening, lakban hitam, cutter,double tape, lem super, gunting, karet O ring, benang kasur, benang, paku, palu

2.7    Cara Pembuatan Roket Air

2.7.1        Cara Membuat Body Roket

1)      Ambil satu botol kemudian potong bagian bawahnya. Masukan alas botol yang belum dipotong ke dalam botol yang sudah berlubang dan rekatkan dengan lakban bening.

2)      Buatlah sayap menggunakan lembaran polycarbonate dengan bentuk sesuai selera dan ukurannya sama. Bisa bentuk segitiga siku-siku , bujur sangkar, atau setengah bulan sabit. Kemudian rekatkan pada ujung botol yang tidak dipotong menggunakan lakban bening.

3)      Buatlah bagian nosecone menggunakan fiber. Caranya buatlah lingkaran dengan diameter yang diinginkan. Tergantung dari ujung botol lancip atau tumpul. Apabila ujung botol semakin lancip maka diameter lingkarannya harus semakin lebih lebar. Kemudian buatlah bentuk kerucut. Rekatkan sisinya menggunakan doubletape. Masukan pemberat ke dalam kerucut dan rekatkan di ujung kerucut dengan double tape agar posisinya tetap saat meluncur. Kemudian satukan nosecone dengan botol mengunakan lakbanbening.

2.7.2        Cara Membuat Peluncur (Launcher)

1)      Potong pipa paralon ½ inch menjadi 3 bagian dengan ukuran yang berbeda-beda, paralon pertama berukuran 23cm, yang kedua kira-kira berukuran 13cm, yang ketiga berukuran 8cm dan yang terakhir berukuran 6-7cm. Rangkailah paralon yang berukuran 23cm dengan paralon yang berukuran 8cm menggunakan sambungan paralon menjadi lurus. Kemudian satukan semua pipa dengan sambungan pipa T .  Sumbat pipa yang berukuran 13cm menggunakan lem pipa. Lalu, lubangi dop yang satunya menggunakan paku dan palu atau kalau mau lebih efisien, bisa menggunakan bor. Setelah dilubangi, masukkan pentil ban melewati lubang tadi yang sudah diberi lem terlebih dahulu.

2)      Susun cable teast mengelilingi sambungan pipa yang menggelembung dan rekatkan dengan lakban hitam supaya lebih kuat. Lubangi pipa yang berukuran 1 inchi di bagian bawah dan ikat menggunakan benang kasur . cara ini digunakan supaya orang yang menarik pelatuk tidak basah setelah menarik pelatuk. Masukan sambungan pipa ukuran 1 inch sehingga posisi cable teast berada di dalam sambungan tersebut. Fungsi dari cable teast dan sambungan ini adalah sebagai penahan agar roket tidak terlepas sebelum mencapai tekanan yang maksimal.

3)      Ujung pipa bagian badan huruf T diberi Dop yang telah di pasang pentil (air intake sepeda motor). Kemudian diberi lem paralon. Fungsinya adalah untuk menghubungkan peluncur denga pompa.

4)      Usahakan di setiap sambungan jangan sampai ada lubang supaya udara tidak dapat keluar ataupun masuk.

BAB III

PEMBAHASAN

III. 1  Prinsip kerja roket air

1.         Dimasukkan air (fluida cair) secukupnya ke dalam badan roket air melalui mulut botol (Untuk gaya dorong maksimum, volume air sepertiga volume botol). Air digunakan sebagai medium pendorong roket air (massa jenis air lebih besar dari pada massa jenis udara).

              Sesuai dengan hukum Tekanan Hidrostatis : "Semakin besar massa jenisnya (ρ) maka semakin besar gaya dorong roket (FA)".

FA = ρ . g . h

2.         Setelah itu tutup nozzle roket

3.      Masukkan launch tube (pipa yang lurus pada launcher) kedalam roket lewat nozzle .

              Launch tube roket air memiliki luas penampang yang jauh lebih kecil dibandingkan mulut botol, Sesuai dengan Hukum Pascal : "Semakin kecil luas penampang (A1), semakin besar gaya dorong yang dihasilkannya (F2)"

4.      Jepit nozzle dengan kable ties dan pipa paralon ½ inchi menutupi cable ties ( ini dilakukan agar mencegah roket meluncur terlalu cepat / belum pada waktunya)

5.      Sambung pompa sepeda dengan pentil yang berada di launcher.

6.         Sudut peluncuran roket diatur sedemikian rupa

              Lintasan roket air berbentuk parabola. Gerak parabola merupakan resultan perpindahan suatu benda yang serentak melakukan gerak lurus beraturan pada arah horizontal dan gerak lurus berubah beraturan pada arah vertikal.

              Untuk menempuh jarak terjauh digunakan sudut 45⁰ terhadap garis horizontal.

              Sesuai dengan rumus Gerak Vertikal Ke atas lintasan parabola :

7.         Dilakukan pemompaan. pemompaan bertujuan untuk memampatkan volume.

              Sifat fluida adalah menekan ke segala arah. maka ketika udara dipompakan ke dalam roket, air akan terdorong oleh tekanan udara didalam roket yang menekan ke segala arah.

              Sesuai dengan Hukum Tekanan (Pascal) : "bahwa Tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar"

              Volume berbanding terbalik dengan tekanan. Semakin kecil volum semakin besar tekanan. (Semakin besar frekuensi pemompaan atau semakin banyak dipompa, semakin jauh jarak yang ditempuh roket, namun pemompaan yang berlebihan dapat merusak pompa itu sendiri dan juga merusak roket).

              Sesuai dengan hukum Tekanan Hidrostatis : "Semakin besar tekanan, gaya dorongnya juga akan semakin besar".

P ≈ F
(P berbanding lurus dengan F)

8.      Pada saat pemompaan dirasa cukup, tarik pipa ½ inchi ke bawah. Ini dilakukan agar cengkraman dari pipa ½ inchi terlepas dan cable ties melepas jepitan dan roket air pun dapat mengangkasa ke udara.

BAB IV

SIMPULAN dan SARAN

4.1    Simpulan

Setelah penulis melakukan percobaan terbukti bahwa saat peluncuran yang dimulai dari pengisian air ke dalam roket hingga berhentinya roket saat diluncurkan terdapat beberapa hukum fisika yang melandasinya, hukum-hukum yang dipakai antara lain :

1.      Hukum Tekanan Hidrostatis  

FA = ρ . g . h

2.      Hukum Pascal

3.      Gerak Parabola

4.      Momentum dan Impuls                      

I=Δp

I = F. Δt

5.        Hukum Newton III

F_aksi = - F_reaksi

6.        Hukum II Newton.

∑F = m. A

Dengan cara kerja peluncuran roket airnya yaitu  :

9.         Dimasukkan air (fluida cair) secukupnya ke dalam badan roket air melalui mulut botol

10.     Setelah itu tutup nozzle roket

11.  Masukkan launch tube (pipa yang lurus pada launcher) kedalam roket lewat nozzle.

12.  Jepit nozzle dengan kable ties dan pipa paralon ½ inchi menutupi cable ties ( ini dilakukan agar mencegah roket meluncur terlalu cepat / belum pada waktunya)

13.  Sambung pompa sepeda dengan pentil yang berada di launcher.

14.     Sudut peluncuran roket diatur sedemikian rupa

15.     Dilakukan pemompaan. pemompaan bertujuan untuk memampatkan volume.

16.     Saat pemompaan dirasa cukup, tarik pipa ½ inchi ke bawah. Ini dilakukan agar cengkraman dari pipa ½ inchi terlepas dan cable ties melepas jepitan dan roket air pun dapat mengangkasa ke udara.

Hal yang mempengaruhi laju dan jarak roket air

Dari cara kerja dan rumus yang dipakai dalam roket,  dapat ditemukan hal-hal yang dapat mempengaruhi ketinggian, laju dan jarak roket air, antara lain :

a.       Wings/ Fin (sayap)

Jumlah sayap yang baik digunakan sejumlah 3 sayap

b.      Body ( Botol)

Soft drink yang baik digunakan untuk badan roket air.

c.       Nose cone

Nose cone yang baik adalah nose cone yang berbentuk kerucut.

d.      Nozzle

Ukuran nozzle yang baik adalah ukuran nozzle yang kecil.

e.       Besar volume air yang di isikan ke dalam roket

Volume air dalam botol yang paling ideal adalah 1/3 volume botol.

f.       Tekanan yang di berikan ke dalam roket ( cara memompa )

Teknik memompa diawali dengan pelan-pelan kemudian cepat.

g.      Sudut Peluncuran

Untuk mencapai tinggi yang maksimum dalam peluncuran roket digunakan sudut 45º. Sedangkan untuk memperoleh jarak terjauh digunakan sudut 60º dalam peluncuran.

4.2    Saran

Penulis berharap setelah dibuatnya karya tulis ilmiah ini lebih meningkatkan kretivitas para siswa. Dengan dibuatnya karya tulis ilmiah ini semoga dapat memotivasi para guru untuk menerapkan alat peraga roket air dalam  metode pembelajaran khususnya dalam mata pelajaran fisika yang akan diberikan. Agar siswa dapat lebih memahami mengenai materi fisika . Selain itu dengan adanya karya tulis ilmiah 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.