Makalah
Penerapan Hukum Kekekalan Momentum pada Roket
Disusun oleh : Ruqoyah Qamyari
Kelas : XI IPA 1
No. Absen : 37
Kata Pengantar
Puji dan syukur senantiasa penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Kuasa karena dengan karunia dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah penerapan hukum kekekalan momentum pada roket ini untuk bahan pelajaran Fisika Kelas XI IPA.
Fisika adalah ilmu pengetahuan yagn berkaitan dengan penemuan dan pemahaman mendasar hukum-hukum yang menggerakkan materi, energy, ruang dan waktu. Dalam mempelajari fisika,dpat dilakukan berbagai pendekatan, yang lazim dilakukan adalahdengan memulai mengenalkannya dengan topic-topikyang memiliki tingkat kesulitan rendah dan jugaberfungsi sebagai perangkat-perangkat matematika dan fisika yang akan digunakan kelak, baruberlanjut pada aplikasi-apllikasinya serta diakhiri dengan topik-topik khusus dan rumit. Sebagai contohtopik-topik ini dapat digunakan sebagai panduan awal dalam mempelajari fisika.
Dalam materi pembelajaran fisika terdapat juga miskonsepsi. Dimana siswa mengalamikesalahan dalam memahami mengenai materi pelajaran tersebut. Termasuk di dalamnya materi hukum kekekalan momentum. Berdasarkan alasan tersebut maka saya menyajikan makalah ini tentang penerapan hukum kekekalan momentum pada roket.
Berdasarkan tujuannya, makalah ini disusun agar kita lebih memahami langsung apa itu hukum kekekalan momentum dengan disertai penerapannya dikehidupan sehari-hari. Lebih muda kita untuk mengingat materi ini dengan kita tahu bagaimana penerapannya dikehidupan sehari-hari.
Saya berharap semoga makalah ini dapat memberikan sesuatu yang bermanfaat bagi pembaca di dalam meraih kesuksesan, baik di masa sekarang maupun di masa depan.
Saya menyadari bahwa makalah ini jauh dari kata sempurna karena mengandung banyak kesalahan dan kekurangan. Oleh karena itu, saya mengharapkan kritik dan saran dari pembaca terhadap semua bentuk kesalahan dan kekurangan dalam makalah ini agar di masa yang akan datang saya mampu membuat makalah yang lebih baik dari ini.
Bekasi, November 2012
Penyusun
A. Mengenal roket
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. Seringkali definisi roket digunakan untuk merujuk kepada mesin 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 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.
Dulu sekali, 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 doromg yang diperlukan.
Ukuran Roket berbeda dari model kecil yang bisa dibeli sebagai kembang api, atau roket hobi, sampai yang berukuran besar seperti Saturn V yang digunakan untuk program Apollo. Roket terdiri dari berbagai bagian yang menyertainya,yaitu:
· 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.
· Ekor(tail)
Bagian paling belakang berisi saluran sumber pembakaran (nozzle)mekanismepengendalian.
· Sirip(fin/stabilizer)
Alat kendali aerodinamik, yang berfungsi sebagai pemberi kemudi maupun kestabilan.
B. Sejarah roket
roket pertama dibuat di Cina pada abad ke-13. Semenjak awal di Cina, roket digunakan sebagai mercon/kembang api yang mampu melesat ke udara hingga membentuk kembang api raksasa di angkasa. Belakangan mercon dikembangkan menjadi roket dan dijadikan sarana untuk membawa muatan dengan tujuan perang maupun damai.
Pada masa perang, mercon 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 bisa 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).
C. Dasar Teori
Prinsip propulsi roket akan dianalogikan dengan menggunakan roket air sederhana.Prinsipnya adalah botol akan meluncur bila botol diberi tekanan udara yang tinggi ( dari pompa ) dan di dalamnya diberi sedikit air untuk menghasilkan tenaga semburan yang lebih besar. Prinsip kerja propulsi roket ini merupakan penerapan dari hukum ketiga Newton dan kekelan momentum
D. Prinsip Kerja Roket
Prinsip kerja roket mirip dengan prinsip terdorongnya balon mainan. Sebuah roket mengandung tangki yang berisi bahan hidrogen cair dan oksigen cair. Kedua bahan bakar ini dicampur dalam ruang pembakaran sehinga terjadi pembakaran yang menghasilkan gas panas yang akan menyembur keluar melalui mulut pipa yang terletak pada ekor roket. Terjadi perubahan momentum gas dari nol (0) menjadi mv selama selang waktu tertentu (∆t). Ini menghasilkan gaya yang dikerjakan roket pada gas (sesuai dengan persamaan F=∆p/∆t,gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan momentum benda per satuan waktu ) dengan arah kebawah. sesuai hukum III Newton, timbul reaksi 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.
Jika gaya berat kita abaikan sehingga tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem roket, maka prinsip terdorongnya roket memenuhi hukum Kekekalan Momentum. Oleh karena mula-mula sistem (roket dan bahan bakar) diam, maka momentumnya sama dengan nol. sesudah gas menyembur keluar dari roket, momentum sistem tetap, atau dengan kata lain momentum sebelum dan sesudah keluar adalah sama.
m1 v1+m2 v2 = 0
m1 v1 = -m2 v2
Berasarkan kekekalan momentum, kelajuan akhir yang dapat dicapai sebuah roket bergantung pada banyaknya bahan bakar yang dapat dibawa oleh roket dan kelajuan pancaran gas. Oleh karena kedua besaran ini terbatas maka digunakanlah roket-roket bertahap (multistage rokets). yakni beberapa roket yang digabung bersama.
Ketika bahan bakar tahap pertama telah terbakar habis, roket ini dilepaskan. begitu sterusnya,, sehingga pesawat-pesawat antariksa yang pergi ke luar angkasa dapat terbang tinggi meninggalkan bumi. banyaknya stage atau tahapan tergantung kebutuhan kelajuan pada misi roket itu sendiri.
E. Cara kerja roket
Pernahkah kalian melihat roket yang meluncur ke angkasa luar? Roket itu biasanya membawa para astronot dan peralatan-peralatan penelitian ruang angkasa. Di ruang angkasa ini, orang atau benda-benda yang di dibawa roket itu tidak lagi ditarik oleh bumi. Para ahli mengatakan angkasa luar itu sebagai daerah ’tanpa bobot’. Bagaimana ya cara roket bisa terlempar jauh ’tinggi’ ke luar angkasa? Yuk kita simak penjelasan berikut ini..
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, dimana energi panas diubah menjadi energi gerak.
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 dimampatkan.
Komponen-komponen roket
Kita tentu sering mendengar kiprah tentang penluncuran roket untuk berbagai kepentingan. Baik untuk meluncurkan satelit untuk tujuan damai maupun untuk tujuan perang. Sekarang ini kita akan mempelajari bagian-bagian roket yang mampu menghantarkan satelit ke ruang angkasa ini. Komponen utama roket terdiri dari empat bagian yaitu rangka (structure sistem), Beban (payload system), sistem pemandu (guidance system) dan sistem propulsi (propultion system). Rangka atau badan roket (rocket frame) terbuat dari bahan yang ringan dan kuat seperti titanium dan aluanium, karena rangka berfungsi sebagai pelindung. Badan roket ini juga dilapisi dengan lapisan kusus untuk melindungi nya dari panas yang berlebihan saat menembus atmosfir bumi dan juga untuk melindungi dari dingin yang berlebihan.
Sirip di pasang pada bagian bawah roket untuk menjaga stabilitas selama peluncuran. Sistem beban merupakan tempat untuk membawa wahana. Jadi sistem ini tergantung pada misi yang di emban roket. Jika untuk mengorbitkan satelit, maka rancangannya pun harus disesuaikan. Gambar di atas merupakan sistem beban V2 Jerman yang berisi bahan peledak. Sistem pemandu (guidance system) merupakan alat yang akan menuntun roket ke orbit yang di tuju. Sistem pemandu roket ini dilengkapi dengan sensor, komputer, radar, dan alat komonikasi. Sistem propulsi (propultion system) adalah mesin yang digunakan sebagai tenaga pendorong rodet. Sistem propulsi roket secara garis besar menggunakan roket berbahan bakar padat dan roket berbahan bakar cair. sistem propulsi roket V2 terdiri dari tangki oksidasi, pompa, bilik pembakaran dan nozel.
F. Jenis roket dunia
Roket merupakan wahana luar angkasa, peluru kendali, atau kendaraan terbang yang mendapatkan dorongan melalui reaksi roket terhadap keluarnya secara cepat bahan fluida dari keluaran mesin roket.
Roket ini juga berisi bahan bakar roket padat atau bahan bakar cair kimiawi yang saling bergabung untuk memberikan dorongan besar sehingga dapat melepaskan diri dari gravitasi bumi hampir 11km/sec.
Roket tidak hanya digunakan untuk tujuan militer tapi juga untuk ilmu pengetahuan, komunikasi dan bahkan digunakan bagi manusia untuk mendarat di Bulan. kemajuan teknologi di berbagai belahan dunia begitu juga bervariasi ukuran roket.
SATURN V
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.
N-1
N1 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. N1 panjangnya sekitar 344,5 meter.
ARES-1
Ares-1 adalah roket lain yang dirancang AS yang saat ini sedang dalam pembangunan. Setelah pensiun 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.
DELTA IV
Delta IV adalah roket yang dirancang AS dengan tujuan untuk penggunaan militer dan komersial. Roket ini memiliki ketinggian 206 meter.
ATLAS V
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.
Roket Terbesar Buatan Indonesia
Indonesia sukses melakukan uji coba terbang roket RX-420, Kamis, 2 Juli kemarin. Roket dengan jarak tempuh 101 kilometer dan dapat mencapai ketinggian 53 kilometer itu merupakan roket terbesar yang pernah diuji.
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.
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.
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.
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/
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.
Daftar Pustaka
www.engineeringtown.com
http://10210177.blog.unikom.ac.id
Nulhakim, Lukman. 2007. Belajar Efektif Fisika untuk Siswa SMA/MA Kelas XI IPA. Tangerang: PT. INTIMEDIA CIPTANUSANTARA.
http://barbagaipengetahuan.blogspot.com
ini contoh makalah yang pernah aku buat.. hehe,, hadeh pusing sendiri pas buat ini .. boleh di copas tapi dengan sumbernya ya :) aku hanya sekedar membantu klo nnti Ada yg bingung gmn cra bkin mkalah fisika ini :)
untuk gambat roketnya cri sendiri ya , hhehe,, dan ini belum aku edit lagi setelah di copas dari ms.word nya, jd maaf klo da kesalahan penulisan :)
semoga membantu :D
Excellent post. I definitely love this site. Keep writing!
BalasHapus