Prinsip Kerja Roket Air

ROKET AIR

Roket air adalah roket yang berbahan bakar atau lebih tepatnya berbahan bakar pendorong air dan udara bertekanan. 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.

Roket bekerja karena ada aksi dan reaksi (hukum Newton ketiga). Perubahan momentum pada lubang pengeluaran sama dengan perubahan momentum yang dialami roket, jadi air dan udara yang keluar dari dalam botol menyebabkan botol terdorong berlawanan arah dari keluarnya air dan udara. Dengan menggunakan analisis perubahan momentum system maka diperoleh persamaan propulsi roket, secara matematis dapat ditulis sebagai :

dimana   adalah kecepatan semburan gas, m adalah massa roket dan air di dalamnya, dan F_eks adalah gaya eksternal dari berat roket. Gaya dorong roket merupakan gaya yang bekerja pada roket akibat gas yang dikeluarkannya. Sesuai persamaan di atas, maka diperoleh :

 Karena gaya eksternal (F_eks =-mg) bernilai negatif, maka agar roket dapat dipercepat keatas maka gaya dorong harus lebih besar dari gaya eksternal tersebut. Setelah kita mensubstitusikan F_eks dan membagi dengan m diperoleh :

Kelajuan gerak roket dapat ditulis :

Sedangkan untuk kelajuan roket yang bergerak dalam ruang bebas tanpa gaya eksternal, persamaannya adalah :

Dimana v_f dan v_i adalah kelajuan akhir dan awal roket, m_f dan m_i adalah massa akhir dan awal roket.

Cara Kerja Roket Air

Cara kerja roket air tidaklah sesulit yang kita bayangkan dalam teori. Cara kerjanya cukup sederhana yaitu botol air mineral yang kita gunakan sebagai badan roket diisi air dengan volume tertentu kemudian udara dimasukkan dengan cara dikompresikan ke dalam botol, kemudian botol ditahan agar tidak terlepas, setelah air dan udara di dalam botol mencapai tekanan tertentu, botol kemudian dilepas sehingga botol akan meluncur berlawanan arah dengan arah keluarnya air dan udarabertekanan. Untuk mengkompresikan udara, mengetahui tekanan dalam botol, menahan botol dan meluncurkan diperlukan suatu mekanisme yang disebut Peluncur (mekanisme peluncur).

ROKET AIR PALING SEDERHANA

     

Alat dan Bahan yang digunakan :

a.       Botol air minum 2 buah

b.      Pompa Angin

c.       Cup Bola

 d.   Karet penutup botol

 e.   Lem

Cara dan Langkah membuat water roket paling sederhana :

1.         Botol air minum disiapkan

2.         Salah satu botol di potong dan digunakan sebagai ujung botol dan direkatkan dengan bagian bawah botol  yang kedua

3.         Didalam ujung botol diberikan beban atau pemberat untuk menjaga keseimbangan saat roket terbang dan supaya ketika turun yang terletak di bawah adalah bagian atas yakni bagian yang terdapat  pemberat

4.         Dinding botol bagian bawah roket diberi sayap/sirip dari bahan sterofoam. fungsi sirip ini adalah menjaga keseimbangan roket ketika berada di udara

5.         Bagian mulut roket yang bawah ditutup dengan penutup dari karet yang di tengahnya diberi lubang dan di beri cup bola. Cup bola ini sebagai penghubung  dengan pompa udara

6.        Roket siap diluncurkan dengan pompa yang tersedia

BAGIAN BAGIAN ROKET AIR DAN FUNGSINYA

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.

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.

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.

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.

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.