MAKALAH FISIKA DASAR “ROKET”
Disusun Oleh: Mahasiswa Teknik Metalurgi dan Material
!I"ERSITAS I!DO!ESIA De#$k I% &E!DAHLA!
'%' Latar (elakang
Di zaman yang modern ini, teknologi merupakan hal yang sangat pent pe ntin ingg bagi bagi manu manusi sia. a. Meng Mengap apaa sang sangat at pe pent ntin ingg ? Se Seba bab, b, tekn teknol olog ogii memiliki peranan untuk membantu atau men support kehidupan kehidupan manusia. Teknologi Teknologi juga selalu berkembang seiring waktu yang terus berjalan. Sebagai seorang mahasiswa teknik sudah seharusnya kita mengetahui teknol teknologi ogi-te -tekno knolog logii yang yang ada, ada, khu khususn susnya ya teknol teknologi ogi di bidang bidang teknik teknik.. Teknologi Teknologi yang akan dibahas kali kali ini ialah roket, dan kami kami tidak melakukan melakukan penelitian langsung, tetapi membahasnya berdasarkan beberapa literatur yang yang ada. ada. Roket oket meru merupa pakkan tekn teknol olog ogii yang yang dibu dibuat at manu manusi siaa un untu tukk beberapa hal seperti transportasi dan alat perang. Dengan dua ungsi tersebut, roket dapat digolongkan ke dalam teknologi yang !ukup penting dalam dalam kehid kehidupa upann manusi manusia. a. Menget Mengetahu ahuii pentin pentingny gnyaa kegunaa egunaann sebuah sebuah roket, roket, maka kita akan membahas sejarah, de"nisi, dan !ara kerja roket. '%) &eru*usan *asalah
#eberapa hal yang akan dibahas dalam makalah ini ialah sejarah rok roket, et, pe perk rkem emba bang ngan an roket oket dari dari yang yang pe pert rtam amaa kali ali dibu dibuat at samp sampai ai sekarang, bahan dasar dan bahan baku dalam pembuatan roket, bagianbagi bagian an rok roket, et, !ara !ara kerja erja rok roket, et, keg egun unaa aann dan dan man manaa aatt rok roket dala dalam m kehidupan manusia. '%+ Ruang Lingku# &e*(ahasan
Dalam Dalam makala makalahh tentan tentangg rok roket ini, ini, kami kami memili memiliki ki ruang ruang lingk lingkup up pembahasan yaitu mekanika. $adi, kami meninjau !ara kerja roket dari sudut pandang mekanika. Dan roket yang akan dijelaskan ialah roket se!ara umum, umum, sebab sebab pada prinsipnya prinsipnya baik roke rokett transportasi transportasi maupun maupun roket roket senjata memiliki mekanisme kerja yang sama.
'%, Tu-uan #enulisan
Seperti yang telah dijabarkan diatas bahwa tujuan dari penulisan makalah ini ialah untuk menjabarkan garis besar tentang roket, mulai dari sejarah, perkembangan, bahan baku, bagian, !ara kerja, dan manaat rok roket. et. Diha Dihara rapk pkan an sete setela lahh memb memba! a!aa mak makalah alah ini, ini, pe pemb mba! a!aa dapa dapatt mengerti tentang seluk beluk roket se!ara umum. %mengetahui konsep kerja dari sebuah roket. baik dalam segi senjata maupun transportasi&. '%. Man/aat #enulisan
Meng Mengin inga gatt pe pent ntin ingn gnya ya tekn teknol olog ogii pada pada zama zamann sekar sekaran ang, g, maka maka mengetahui tentang kinerja teknologi merupakan hal yang sudah wajib. Dan rok roket merupa merupaka kann teknol teknologi ogi yang yang pentin pentingg dan sangat sangat memban membantu tu dala dalam m keh ehidu idupa pan. n. $adi $adi,, man manaa aatt yang yang akan akan dida didapa patt dari dari mak makalah alah ini ini sangat banyak, yaitu pemba!a dapat mengerti semua hal tentang roket, mulai dari sejarah, perkembangan, bahan baku, bagian, !ara kerja, dan manaat roket se!ara umum.
II% ISI
)%' Se-arah dan #erke*(angan #erke*(angan r$ket
Roket pertama dibuat di 'ina pada abad ke-(). Semenjak awal di 'ina, roket digunakan sebagai mer!on*kembang mer!on*kembang api yang mampu melesat ke ud udar araa hin hingg ggaa memb memben enttuk kemb embang ang api rak raksasa sasa di ang ngkkasa. asa. #elakangan mer!on dikembangkan menjadi roket dan dijadikan sarana untuk membawa muatan dengan tujuan perang maupun damai.
0a*(ar ' : Roket
pertama di 'ina pada abad ke -()
+ada masa perang, mer!on berubah ungsi menjadi sarana pelun!ur panah api. Senjata ini antara lain digunakan tentara 'hina atau 'hin Tartar Tartar untuk menghalau serangan bangsa Mongolia yang dipimpin ai
eng u u pada tahun (). /ewat jalur perdagangan, pengetahuan tentang pemb pe mbua uata tann mer mer!on !on itu itu samp sampai ai ke 0ndi 0ndiaa dan dan bahk bahkan an samp sampai ai kep epad adaa bangsa bangsa barat. barat. Ditang Ditangan an bangsa bangsa barat barat mer!on mer!on dikemb dikembang angka kann menjad menjadii roket melalui serangkaian penelitian selama lima abad yaitu sejak abad ke-() e-() sampai sampai ke-(1. e-(1. 2ama 2ama Roket oket berasa berasall dari dari 0talia 0talia Ro!!het o!!hetta ta %yaitu %yaitu sekering ke!il&, nama petasan ke!il yang di!iptakan oleh arti"!er 0talia Muratori di ()34. 2ama 2ama-n -nam amaa ilmu ilmuan an bara baratt yang yang memp mempun unya yaii pe pera rann !uk !ukup nyat nyataa dalam perkembangan roket diantaranya Robert 5nderson. 0lmuan 0nggris ini pada tahun (646 membuat !etakan roket dan !ampuran bahan bakar rok roket yang yang dise disebu butt pr prop opel elan an.. Mema Memasu suki ki tahu tahunn (1 (176 76,, roket oket su suda dahh digunakan oleh armada perang 2apoleon tetapi hasilnya belum akurat untuk menembak sasaran. #aru pada awal abad ke-7 mun!ul dua orang ilmuwan yang bermimpi menggunakan roket untuk ke ruang angkasa, yaitu onstantin Tsiolko8sky dari Rusia dan Robert 9oddard dari :S5. Roket modern bermula ketika Robert 9oddard seorang insinyur dari 5merika Serikat meletakkan !orong de /a8al pada kamar pembakaran mesin roket, menggandakan daya dorong dan meningkatkan kee"sienan pada pada roket oket.. emud emudia iann pada pada tahu tahunn (4 (46 6,, Rober obertt 9odd 9oddar ardd be berh rhas asilil melu melun! n!uurkan rkan roket pe pert rtam amaa di 5u 5ubbur urnn Massa assa!h !hus uset etts ts.. Roket ini ini menggunakan minyak dan oksigen dan bisa melun!ur sampai ketinggian ( meter. Selanjutnya 9oddard meran!ang roket yang lebih besar dan lebih !epat, hingga bisa terbang sampai ketinggian km.
0a*(ar ) : +erkembangan
bentuk roket
Di tang tangan an bang bangsa sa $erm $erman an,, yang yang dimo dimoto tori ri ;erma ;ermann nn - %>ergelstungswae @wei& yang digunakan pada perang dunia dun ia 00. Merek Merekaa juga juga merint merintis is pengem pengemban bangan gan roke rokett sebaga sebagaii wahana wahana pembawa muatan yang kemudian menjadi !ikal bakal dalam memajukan roket modern. Setelah perang dunia ke-00 dengan kalahnya $erman dan sekutunya, maka teknologi peroketan peroketan ini dibawa ke :ni So8iet dan 5merika Serikat. Di duaa ne du nega gara ra ini ini rok roket meng mengal alam amii pe perk rkem emba bang ngan an yang yang sang sangat at pe pesa sat. t. 5merik 5merikaa Serik Serikat at dan :ni So8iet So8iet mengem mengemban bangk gkan an rok roket untuk untuk peluru peluru kendali kendali pada tahun (4A7. Ditangan Ditangan onstantin onstantin Tsiolko8sk siolko8sky, y, :ni So8iet So8iet kemudian berhasil melun!urkan roket pembawa satelit Sputnik ke orbit di ruang angkasa pada B
Saat Saat ini ini angk angkas asaa luar luar menj menjad adii bisn bisnis is yang yang sang sangat at menj menjan anjijika kann dengan nilai transaksi yang sangat besar, sehingga roketpun disewakan oleh beberapa pemasok untuk melun!urkan satelit komersial ke dalam orbit. +emasok utama adalah 25S5 dan uropean Spa!e 5gen!y %S5&. %S 5&.
)%) 1ahan #e*(uatan r$ket
#anyak jenis roket yang terdapat di dunia. Dari roket yang digunakan untuk tranportasi maupun yang digunakan sebagai senjata, serta terdapat roket yang digunakan sebagai edukasi untuk anak-anak yaitu roket air. Roket Roket yang digunakan untuk transportasi maupun senjata sebenarnya memiliki sistem yang sama. ;anya ; anya saja pada segi jumlah dan kebutuhan untuk mengeluarkan gaya dorong yang membuat beda. +ada dasarnya bahan baku dari roket sangatlah strategis. #ahan bakar padat terdiri atas propelan double base dan propelan triple base. +ropelan double base terdiri atas nitrogliserin dan nitroselulosa ditambah dengan bahan lain, sedangkan triple base terdiri atas uel binder, oksidator, dan logam tambahan. #ahan bakar propelan homogen atau double base memiliki ke!epatan bakar yang sangat tinggi sehingga biasa digunakan untuk misil, sedangakan propelan triple base atau komposit biasa digunakan sebagai roket pendorong satelit. +ropelan double base yang memiliki bahan utama 2itrogliserin dan 2itroselulosa. 2itrogliserin dapat dibuat dengan bahan utaa giliserin dan oleum yang merupakan bahan utama dari produksi armasi, minyak, dll. Dan kedua bahan tersebut merupaka produk samping dari pengolahan minyak kelapa sawit yang sangat besar di 0ndonesia. 2itrogliserin ini digunakan sebagai bahan peledak dan selain digunakan dalam pembuatan Missile atau roket roket senjata, 2itrogliserin ini adalah bahan baku dari bahan peledak atau bom. Selain 2itrogliserin, juga terdapat 2itroselulosa yang juga bahan utama dari propelan double base. 2itroselulosa dapat dibuat atau diproduksi dari
bahan baku utama selulosa entah itu sintetis maupun alami. Dan selulosa yang biasa digunakan sebagai bahan baku adalah selulosa turunan dari bahan sintetis nylon. Dan selain nylon juga kapas&!otton& juga sering digunakan dalan mengambil serat selulosa yang digunakan juga sebagai amunisi bahan peledak. Dari kedua bahan diatas yang biasa digunakan sebagai pembuat missle, semua hal tersebut banyak terdapat di 0ndonesia. 2itrogliserin yang menggunaka gliserin dan oleum sebagai bahan utamanya. #anyak terdapat di 0ndonesia karena gliserin dan oleum merupakan produk samping dari minyak kelapa sawit. Dan diketahui bahwa ladang sawit sangat subur di 0ndonesia 0ndonesia maka dari itu itu kedapatan kedapatan bahan-bahan penghasil nitrogliserin berlimpah di 0ndonesia. Sehingga kita dapat membuat hal ini. #egitu juga dengan 2itroselulosa, produk selulosa sintetis maupun alami merupakan bahan baku dari pembuatan nitroselulosa. Seperti yang telah dijelaskan diatas selulosa sintetis nylon dan kapas dapat digunakan dalam produksi nitroselulosa. Dan seperti yang telah diketahui bahwa pabrik nylon dan kapas banyak di 0ndonesia. Sehingga dengan adanya dorongan ini 0ndonesia juga mampu dalam membuat missile untuk pertahanan negara.
)%+ De2nisi r$ket
Roket oket meru merupa paka kann wahan wahanaa luar luar angk angkas asa, a, pe pelu luru ru ken enda dalili,, atau atau ken enda dara raan an terb terban angg yang yang meng mengha hasi silk lkan an doro dorong ngan an mela melalu luii reaks eaksii pembakaran dari mesin roket. Dorongan ini terjadi karena reaksi !epat pembakaran*ledakan dari satu atau lebih bahan bakar yang dibawa dalam roket. Seringkali de"nisi roket digunakan untuk merujuk kepada mesin roket. Roket pertama kali dibuat di 'hina pada abad (). Semula roket hany hanyaa digu diguna nakkan un untu tukk melu melun! n!ur urkkan kemba embang ng api api ke ud udar araa pada pada perayaan-perayaan hari besar. 2amun dalam perkembangannya, roket digunakan manusia sebagai senjata perang untuk membawa bahan-bahan peledak dan diarahkan ke arah musuh.
0a*(ar + :
Roket Roket yang digunakan sebagai senjata %rudal& % rudal&
Selain Sela in un untu tukk pe pera rang ng,, rok roket juga juga digu diguna nakkan un untu tukk kur ursi si pe peny nyel elam amat at,, kendaraan pelun!ur untuk Satelit buatan, kendaraan luar angkasa, dan untuk melakukan penelitian ruang angkasa. Dulu Dulu sekali sekali,, ketika etika baru baru dikemb dikembang angka kan, n, rok roket digera digerakk kkan an berka berkatt hasil pembakaran bahan bakar minyak gas dan oksigen !air. !air. 'ampuran itu menghasilkan gas panas yang meledak ke bawah dan mendorong roket ke atas. Saat ini, roket sudah dikembangkan menjadi lebih !anggih yaitu dapat menggunakan bahan bakar padat maupun bahan bakar !air. :ntuk penjelajahan angkasa luar yang tidak terdapat udara maka roket harus membawa sendiri bahan bakar dan oksigen untuk menghasilkan daya dorong yang diperlukan.
)%, 1agian31agian Dari R$ket
Sekara Seka rang ng ini ini kita kita akan akan memp mempel elaj ajar arii bagi bagian an-b -bag agia iann rok roket yang yang mampu menghantarkan satelit ke ruang angkasa ini. ompo ompone nenn utam utamaa rok roket terd terdiri iri dari dari empa empatt bagi bagian an yait yaituu rang rangkka %stru!ture sistem&, #eban %payload system&, sistem pemandu %guidan!e system& dan sistem propulsi %propultion system&. Rangka atau
badan roket %ro!ket rame& terbuat dari bahan yang ringan dan kuat seperti titanium dan aluanium, karena rangka berungsi sebagai pelindung . #adan roket ini juga dilapisi dengan lapisan kusus untu un tukk meli melind ndun ungi gi nya nya dari dari pana panass yang yang be berl rleb ebih ihan an saat saat mene menemb mbus us atmos"r bumi dan juga untuk melindungi dari dingin yang berlebihan. Sirip di pasang pada bagian bawah roket untuk menjaga stabilitas selama pelun!uran. Siste* (e(an merupakan
tempat untuk membawa wahana. $adi sist sistem em ini ini ter tergant gantun ungg pada pada misi misi yang yang di emba embann roket oket.. $ik $ika un untu tukk mengorbitkan satelit, maka ran!angannya pun harus disesuaikan.
0a*(ar , :
#agian-bagian roket roket
Siste* #e*andu 4guidan5e s6ste*7 merupakan alat yang
akan menuntun roket roket ke orbit yang di tuju. Sistem pemandu roket ini dilengkapi dengan sensor, komputer, radar, dan alat komonikasi. komonikasi. Siste* #r$#ulsi 4#r$#ulti$n s6ste*7 adalah
mesin yang digunakan sebagai tenaga pendorong rodet. Sistem propulsi roket se!ara garis besar menggunakan menggunakan roket berbahan bakar padat dan roket berbahan bakar !air. !air. sistem propulsi roket > terdiri dari tangki oksidasi, pompa, bilik pembakaran dan nozel.
)%. &rinsi# dan 8ara Ker-a R$ket
Dorong Dorongan an roke rokett dan jet merupak merupakan an penerapan penerapan yang menarik menarik dari hukum 000 2ewton dan ekekalan momentum. Roket memiliki tangki yang berisi bahan bakar hidrogen !air dan oksigen !air. #ahan bakar tersebut dibakar dalam ruang pembakaran sehingga menghasilkan gas lalu dibuang melal melalui ui mulu mulutt pipa pipa yang yang terle terleta takk dibe dibelak lakan angg rok roket. 5kiba 5kibatn tnya ya terja terjadi di perubahan perubahan momentum pada gas selama selang waktu tertentu. )%.%' Dasar Te$ri
+rinsip propulsi roket akan dianalogikan dengan menggunakan roket air seder sederha hana na.. +rinsi +rinsipny pnyaa adalah adalah botol botol akan akan melun! melun!ur ur bila bila botol botol diberi diberi tekanan udara yang tinggi % dari pompa & dan di dalamnya diberi sedikit air untuk menghasilkan tenaga semburan yang lebih besar. +rinsip kerja propulsi roket ini merupakan penerapan dari hukum ketiga 2ewton dan kekekalan kekekalan momentum. dv m dt
E ukeluar F
dm dt
F G F eks eks %(&
Dimana :keluar ialah ke!epatan semburan gas, m adalah massa roket dan air di dalamnya, dan eks adalah gaya eksternal dari roket. 9aya dorong roket roket merupakan gaya yang bekerja pada roket roket akibat gas yang dikeluarkan. Sesuai persamaan di atas, maka diperoleh H dm dt
F dorong dorong = ukeluar F
F
%&
agar roket dapat diper!epat ke atas maka gaya dorong harus lebih besar dari gaya eksternal. Dan diperoleh kelajuan gerak roket H mi mf
v f f E v i G ukeluar
I gt %)&
:ntuk kelajuan roket yang bergerak tanpa gaya eksternal adalah H
v f f E v i G ukeluar
mi mf
%B&
dimana 8 dan dan 8i adalah kelajuan akhir dan kelajuan awal , m dan dan mi adalah mass massaa akhi akhirr dan dan awal awal roket oket.. +ada ada saat saat rok roket melu melun! n!ur ur ketin etingg ggia iann maksimum yang dapat di !apai sebesar H
y
E
v o 2sin 2 θ 2g
%A&
dan posisi terjauh roket, yaitu posisi ketika roket kembali memiliki posisi y E 7, terjadi pada H
x
E
2 VoyVox
g
E
Vo 2.2 θ g
%6&
sedangkan waktu tempuh kembali ke posisi y E 7 adalah H t
E
2 Vo θ
g
%3&
)%.%) 8ara ker-a r$ket
+ada ada awal awal pe perk rkem emba banngan gan roket oket,, roket dig digerak erakan an dari dari hasi hasill pembakaran bahan bakar minyak gas dan oksig sigen !air, untuk menghasilkan gas panas yang meledak ke bawah dan mendorong roket ke atas. :ntuk roket >- yang dikembangkan ;itler, menggunakan turbin uap untuk memompa alkohol dan oksigen !air ke dalam ruang bakar yang menghasilkan ledakan beruntun yang mendorong roket roket ke atas.
0a*(ar . :
+erbedaan roket roket dengan bahan !air dan padat
+rinsi +rinsipp kerja roke rokett merupa merupaka kanpe npener nerapa apann dari dari ;ukum ;ukum 2ewton 2ewton 000 tentang gerak, dimana energi panas diubah menjadi energi gerak. +rinsip kerja dari roket berbahan bakar !air dan padat sama, di mana hasil pembak pembakara arann mengh menghasil asilka kann gaya gaya dorong dorong ke atas. atas. elebih elebihan an dari dari rok roket berbahan bakar padat mampu menyimpan bahan bakar dengan dengan jumlah besar untuk ruang penyimpanan yang sama, karena telah dipadatkan, sedangkan bahan bakar !air tidak bisa dimampatkan.
III% &E!T&
reerensi H httpH**www.engineeringtown.!om*kids*indeJ.php? httpH**www.engineeringtown.!om*kids*inde J.php? optionE!omK!ontentL8iewEarti!leLidE(()HmengenalroketL!atidEBBHelektronikaL0temidEA6 httpH**ba!a-kata.blogspot.!om*7((*7B*sejarahhttpH**ba!a-k ata.blogspot.!om*7((*7B*sejarah-ditemukannya-r ditemukannya-roket.html oket.html httpH**berita-iptek.blogspot.!om*771*71*bagian-bagian httpH**berita-iptek.blogspot.!o m*771*71*bagian-bagian-roket -roket.html .html httpH**www.s!ribd.!om*do!*B)676146*+R02S0+ httpH**www .s!ribd.!om*do!*B)676146*+R02S0+-R$5-R<T -R$5-R<T
