Prinsip kerja roket
Bandung,5 Juni 2011
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.
contoh soal :
sebuah slinder mengandung 12 kg gas yang dimampatkan. jika slinder
tersebut dibuka maka gas akan menyembur keluar dari mulut pipa sehingga slinder
akan kosong dalam waktu 1 menit 30 detik. jika gas menyembur dari mulut pipa
dengan kecepatan 25 m/s, hitung gaya yang dikerjakan gas pada slinder itu???
1. momentum gas mula-mula sama dengan 0 (nol) sebab gas mula-mula diam
dalam slinder
p1=0
2. momentum gas pada waktu keluar dari slinder dengan kecepatan 25m/s
adalah
p2=m v
=(12 kg) x (25 m/s) = 300 kg m/s
3. perubahan momentum gas yang terjadi selama 1 menit 30 detik adalah
F=∆p/∆t
∆p= p2-p1
=300-0= 300 kg m/s
F= (300 kg m/s) / (90 detik)
= 3.3 newton
berarti gaya ke atas yg mengangkat roket sama dengan gaya yg dikeluarkan
roket kebawah yaitu3.3 Newton
sumber: Fisika, erlangga untuk SMA kelas 1 kurikulum 1994
Komentar
Posting Komentar