Oleh: Aswan Tajuddin, ST Rocket Oleh: Aswan Tajuddin, ST

Definisi Rocket Bila Anda melihat air selang penyemprot tanaman atau alat penyemprot lain, Anda akan melihat bahwa diperlukan banyak kekuatan untuk memegang selang. Selang ini mirip mesin roket, karena selang membuang air dalam satu arah. Sebuah mesin roket umumnya melempar massa dalam bentuk gas tekanan tinggi. Mesin melemparkan massa gas keluar di satu arah untuk mendapatkan reaksi dalam arah yang berlawanan. Massa berasal dari bahan bakar yang dibakar di dalam mesin roket.

Definisi Rocket Rocket adalah semua perangkat yang di dorong ke depan oleh gas yang keluar melalui ventilasi belakang, sebagai kembang api, senjata proyektil, atau mekanisme propulsi pesawat ruang angkasa.

PRINSIP KERJA ROKET Dorongan roket dan jet merupakan penerapan yang menarik dari hukum III Newton dan Kekekalan momentum. Roket memiliki tangki yang berisi bahan bakar hidrogen cair dan oksigen cair. Bahan bakar tersebut dibakar dalam ruang pembakaran sehingga menghasilkan gas lalu dibuang melalui mulut pipa yang terletak dibelakang roket. Akibatnya terjadi perubahan momentum pada gas selama selang waktu tertentu . Berdasarkan hukum II Newton, perubahan momentum selama suatu selang waktu tertentu = gaya total. Jadi bisa dikatakan bahwa terdapat gaya total pada gas yang disemburkan roket ke belakang. Gaya total tersebut merupakan gaya aksi yang diberikan oleh roket kepada gas, di mana arahnya ke bawah. Sebagai reaksinya, gas memberikan gaya reaksi kepada roket, di mana besar gaya reaksi = gaya aksi, hanya arahnya berlawanan. Gaya reaksi yang diberikan oleh gas tersebut yang mendorong roket ke atas.

PRINSIP KERJA ROKET Pada awal perkembangan roket, roket digerakan dari hasil pembakaran bahan bakar minyak gas dan oksigen cair, untuk menghasilkan gas panas yang meledak ke bawah dan mendorong roket ke atas. Untuk roket V-2 yang dikembangkan Hitler, menggunakan turbin uap untuk memompa alkohol dan oksigen cair ke dalam ruang bakar yang menghasilkan ledakan beruntun yang mendorong roket ke atas. Prinsip kerja roket merupakan penerapan dari Hukum Newton III tentang gerak, dimana energi panas diubah menjadi energi gerak. Prinsip kerja dari roket berbahan bakar cair dan padat sama, di mana hasil pembakaran menghasilkan gaya dorong ke atas. Kelebihan dari roket berbahan bakar padat adalah mampu menyimpan bahan bakar dengan dengan jumlah besar untuk ruang penyimpanan yang sama, karena telah dipadatkan, sedangkan bahan bakar cair tidak bisa dimampatkan.

Hukum Gerak Newton Ketiga Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua, benda kedua tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah terhadap benda yang pertama Hukum ini terkadang dinyatakan sebagai “untuk setiap aksi ada reaksi yang sama dan berlawanan arah.” Tetapi gaya aksi dan gaya reaksi bekerja pada benda yang berbeda.

Sebagai Contoh Pendorong roket dapat dijelaskan dengan hukum Newton ketiga Pandangan umum yang salah ialah bahwa roket dipercepat karena gas yang keluar dari mesin mendorong tanah atau atmosfer Yang sebenarnya ialah Roket memberikan gaya yang besar pada gas, sehingga gas keluar dan gas tersebut memberikan gaya yang sama dan berlawanan arah pada roket. Gaya inilah yang mendorong roket kedepan.   Dengandemikian, sebuah pesawat ruang angkasa dikendalikan pada ruang hampa udara dengan menembakkan roketnya pada arah yang berlawanan dengan arah percepatannya

Aerodinamika Rocket Ada empat gaya utama yang bekerja pada sebuah roket dalam penerbangan yaitu; Weight (W), Thrust (T), Drag (D), dan Lift (L).

Aerodinamika Rocket Empat gaya pada rocket mirip pada pesawat, tetapi ada beberapa perbedaan penting dalam penerapannya: Pada pesawat terbang, gaya angkat L (tegak lurus gaya aerodinamika dengan arah penerbangan) digunakan untuk mengatasi berat (W). Pada roket, T digunakan bertentangan dengan W, gaya L digunakan untuk menstabilkan dan mengendalikan arah penerbangan. Di pesawat terbang, sebagian besar gaya aerodinamika yang dihasilkan oleh sayap dan permukaan ekor. Untuk roket, gaya aerodinamika yang dihasilkan oleh fins, nose cone, dan body tube. Pada pesawat dan roket, gaya aerodinamika timbul melalui pusat tekanan (titik kuning dengan pusat hitam pada gambar slide 6) sedangkan berat bekerja melalui titik pusat gravitasi (titik kuning pada gambar slide 6). Biasanya pada pesawat L selalu lebih besar dari D, sedangkan pada rocket D lebih besar dari L. Pada pesawat, besar dan arah gaya relative lebih konstan, sedangkan pada rocket mengalami perubahan sesuai kondisi penerbangan.

DRAG Drag adalah resistensi yang disebabkan ketika suatu objek bergerak melalui cairan seperti udara atau air. Cara mudah untuk berpikir tentang drag aerodinamis adalah untuk membayangkan diri Anda mengendarai mobil di jalan raya dengan jendela terbuka. Jika Anda keluarkan tangan Anda melalui jendela mobil sehingga telapak tangan Anda sepenuhnya terbuka dan tangan Anda adalah tegak lurus terhadap jalan (lihat gambar 1), Anda akan melihat kekuatan yang signifikan terhadap tangan Anda dalam bentuk udara memukul. Anda akan melihat bahwa gaya ini meningkat saat Anda berjalan lebih cepat. Jika Anda kemudian putar tangan Anda sehingga sejajar dengan tanah di bawah Anda akan melihat kekuatan yang jauh lebih kecil di tangan Anda (lihat gambar 2)

DRAG Analogi Drag menggunakan tangan Gambar 1. Drag aerodinamis besar Gambar 2. Drag aerodinamis Kecil

DRAG Rumus untuk menghitung Drag: Drag = ½ Mass Density of the Fluid X Velocity^² X Drag Coefficient X Reference Area Koefisien drag sesuai dengan bentuk objek yang digunakan untuk mengukur hambatan atau perlawanan dari objek dalam lingkungan fluida seperti udara atau air.

Thrust Thrust adalah gaya yang menggerakan roket melintasi udara. Thrust dihasilkan melalui reaksi mempercepat massa gas, seperti yang dijelaskan oleh hukum ketiga Newton tentang gerak (Faksi = Freaksi). Cara kerjanya: Sebuah gas atau fluida kerja dipercepat ke belakang mesin atau roket yang dipercepat ke arah yang berlawanan. Untuk mempercepat gas, diperlukan sistem propulsi pada roket.

Rocket Thrust

Weight Weight adalah gaya yang dihasilkan oleh gaya tarik gravitasi sebuah planet terhadap massa roket.

Weight Rocket

Lift Lift adalah sebuah gaya angkat yang dihasilkan oleh body dan fin roket.

Koefisien lift (CL), L=gaya angkat , ρ: densitas udara, V : kecepatan, A= Luas permukaan fin

Bagian-Bagian Rocket

Bagian-Bagian Rocket Ada empat sistem utama dalam roket skala penuh, yaitu structural system, the payload system, the guidance system, and the propulsion system. Structural System, atau frame, mirip dengan fuselage dari pesawat terbang. Bagian ini terbuat dari bahan berat yang sangat kuat tetapi ringan, seperti titanium atau aluminium. Playload system roket tergantung pada tujuan pembuatan roket. Contohnya seperti pada: Roket kembang api untuk merayakan liburan. Rocket V2 buatan Jerman, untuk senjata playload di isi beberapa ribu pon bahan peledak. Roket-roket yang sama dimodifikasi untuk meluncurkan satelit dengan berbagai misi, komunikasi, pemantauan cuaca, spionase, eksplorasi planet, dan observatorium, seperti Hubble Space Telescope. Roket khusus dikembangkan untuk meluncurkan orang ke orbit bumi dan ke permukaan Bulan.

Bagian-Bagian Rocket Guidance system adalah sistem kendali dari rocket yang terdiri dari sensor, radar, dan peralatan komunikasi untuk manuver roket dalam penerbangan. Sistem kendali juga harus memberikan beberapa tingkat stabilitas sehingga roket tidak jatuh dalam penerbangan. Propulsion System adalah sistem penggerak yang menghasilkan gaya Thrust pada rocket. Ada dua jenis sistem penggerak yaitu, mesin roket cair dan mesin roket padat. Contohnya pada rocket V2 menggunakan mesin roket cair yang terdiri dari bahan bakar dan oksidator (propelan) tangki, pompa, ruang pembakaran dengan nozzle, dan pipa yang terkait.