pengertian, karakteristik, fungsi, jenis, dan contoh bahan ajarFull description
contohFull description
indikatorDeskripsi lengkap
BAHAN AJARFull description
bahan ajar fisika sma gelombang bunyiDeskripsi lengkap
Deskripsi lengkap
BAHAN AJARDeskripsi lengkap
pendidikanFull description
Bahan Ajar Fisika - Materi Hukum II Newton dan PenerapannyaFull description
Bahan Ajar
laju reaksi lengkapFull description
-Deskripsi lengkap
Bahan Ajar Fisika - Materi Hukum II Newton dan PenerapannyaDeskripsi lengkap
Deskripsi lengkap
BAHAN AJARFull description
BAFull description
-----------
-----------Deskripsi lengkap
BAHAN AJAR 1. Judul
: Prinsip Kerja Roket
2. Kompetensi Dasar
: Memodifikasi roket sederhana dengan menerapkan hukum kekekalan momentum
3. Indikator
:
a. Membuat roket sederhana dengan menerapkan hukum kekekalan momentum. b. Membuat roket sederhana dengan menerapkan hukum kekekalan momentum. c. Menuliskan data pengamatan tentang penerapan hukum kekekalan momentum pada roket sederhana. d. Mengolah hasil pengamatan tentang penerapan hukum kekekalan momentum pada roket sederhana. e. Menalar hasil pengamatan tentang penerapan hukum kekekalan momentum pada roket sederhana. f. Menyajikan hasil diskusi kelompok pemecahan masalah tentang penerapan hukum kekekalan momentum pada roket sederhana.
4. Tujuan Pembelajaran
:
a. Melalui eksperimen proyek siswa dapat membuat roket air sederhana. b. Melalui peluncuran roket air sederhana siswa dapat menerapkan hukum kekekalan momentum. c. Melalui peluncuran roket air sederhana siswa dapat menuliskan data pengamatan analisis hukum kekentalan momentum. d. Melalui peluncuran roket air sederhana siswa dapat mengolah data pengamatan analisis hukum kekentalan momentum. e. Melalui peluncuran roket air sederhana siswa dapat menalar data pengamatan analisis hukum kekentalan momentum. f. Melalui presentasi siswa dapat menyajikan data hasil diskusi kelompok pemecahan masalah tentang penerapan hukum kekekalan momentum pada roket sederhana.
5. Materi Pokok
: Prinsip Kerja Roket
Sebelum kita membahas tentang prinsip kerja roket, marilah kita perhatikan aplikasi hukum kekekalan momentum yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Ketika sebuah balon ditiup kemudian dilepaskan, maka balon akan melesat dengan cepat, kadang berkelok-kelok di udara. Ketika balon melesat, udara didalam balon keluar dalam arah yang berlawanan dengan arah gerak balon. Momentum udara yang keluar dari dalam balon mengimbangi momentum balon yang melesat dalam arah yang berlawanan tersebut. Prinsip yang sama berlaku pada peluncuran roket, dimana semburan gas panas menyebabkan roket bisa bergerak ke atas dengan kelajuan yang sangat tinggi. Sekarang marilah kita tinjau bagaimana variasi kecepatan roket terhadap jumlah bahan bakar yang telah terpakai. Roket dan bahan bakarnya mula-mula bermassa m serta memiliki kecepatan v1 dan berada ditempat yang gesekan dan percepatan garvitasinya diabaikan. Semburan gas berkecepatan tetap sehingga kecepatan roket relatif terhadap semburan adalah Vrel, sehingga massa roket tinggal m2 maka kecepatan akhir roket v2 saat bahan bakarnya habis adalah sebagai berikut: ACUAN KECEPATAN SEMUA TERHADAP TANAH Momentum awal: m1 = massa roket sebelum tumbukan = m v
m2 = massa gas sebelum tumbukan
m
v1 = kecepatan roket sebelum tumbukan = v v2 = kecepatan gas sebelum tumbukan = 0 Pawal = m1 v1 + m2 v2 = m v + m2 0
Gambar (a) Keadaan Roket sebelum bertumbukan dengan semburan gas panas
=mv
Momentum akhir: m1’ = massa roket sesudah tumbukan = m m2’ = massa gas sesudah tumbukan =
v+
m-
v1’ = kecepatan roket sesudah tumbukan = v + v2’ = kecepatan gas sesudah tumbukan (relatif terhadap roket) = v - u u = kecepatan gas relatif terhadap tanah = pertambahan kecepatan roket akibat semburan gas
v-
Gambar (b) Keadaan roket setelah bertumbukan dengan semburan gas panas
Pakhir = m1’ v1’ + m2’ v2’ = (m -
) (v +
= mv + m Anggap (
(
-
(v – u)
( v-
, Karena
+ dan
-u relatif kecil, maka kalau dikalikan hasilnya akan
lebih kecil lagi. Pakhir = mv + m
u
Hukum kekekalan momentum: Pawal = Pakhir mv = mv + m
u
Untuk waktu yang singkat maka
dan
Gaya Dorong/Gaya Lontar (Thrust Force) Roket
6. Contoh Soal
:
1. Sebuah roket mengandung 12 kg gas yang dimampatkan. Jika katup roket itu dibuka, gas akan menyembur keluar dari mulut pipa sehingga roket kosong dalam waktu 1 menit 30 sekon. Jika gas yang menyembur keluar dari mulut pipa dengan kecepatan rata-rata 25 m/s, hitung gaya yang dikerjakan gas pada roket itu. Penyelesaian: Momentum gas mula-mula sama dengan nol sebab gas mula-mula diam dalam roket: P1 = 0 Momentum gas pada waktu keluar dari roket dengan kecepatan 25 m/s adalah P2 = mv = (12) (25) = 300 m/s
Perubahan momentum gas (
yang terjadi selama selang waktu
1 menit 30
sekon atau 90 s adalah p = p2 – p1 = 300 – 0 = 300 kg m/s I = p F. t = p F = Gaya rata-rata yang dikerjakan gas pada roket adalah 3,3 N dengan arah ke atas.
2. Sebelum berangkat, ketika bahan bakarnya masih penuh, berat roket adalah 120.000 N. Roket ditembakkan keatas dan setelah bahan bakarnya habis, beratnya tinggal 40.000 N. Gas disemburkan sebanyak 150 kg/s dengan kecepatan 1500 m/s. a. Tentukan besar pertambahan kecepatan roket akibat semburan gas! b. Gaya dorong semburan gas? c. Resultan gaya angkat awal semburan? d. Resultan gaya angkat akhir semburan? Penyelesaian: Dik: Wawal = 120.000 N m
= 12.000 kg
Wakhir = 40.000 N makhir = 4.000 kg
u = 1500 m/s
Dit: a. b. c. d. Jawab: a.
(
b. c. d.
7. Test/Simulasi
:
1. Sebuah roket mengandung 100 kg gas yang dimampatkan. Jika katup roket itu dibuka, gas akan menyembur keluar dari mulut pipa sehingga roket kosong dalam waktu 1 menit. Jika gas yang menyembur keluar dari mulut pipa dengan kecepatan rata-rata 30 m/s, gaya yang dikerjakan gas pada roket itu adalah…
2. Sebelum berangkat, ketika bahan bakarnya masih penuh, berat roket adalah 200.000 N. Roket ditembakkan keatas dan setelah bahan bakarnya habis, beratnya tinggal 100.000 N. Gas disemburkan sebanyak 500 kg/s dengan kecepatan 2000 m/s. Gaya dorongan semburan gas adalah…