Tahapan Membuat Roket Air

Roket air adalah salah satu jenis roket yang menggunakan air sebagai bahan bakarny. Pada prinsipnya kerja sebuah roket air  adalah sebuah botol akan meluncur bila botol tersebut diberi tekanan udara yang tinggi (dari pompa) dan didalamnya diberi sedikit air untuk menghasilkan tenaga semburan yang lebih besar. Prinsip tersebut mengacu kepada hukum ketiga Newton (Hukum aksi Reaksi). Prinsip kerja propulsi roket merupakan penerapan dari hukum ketiga Newton dan kekekalan momentum. Prinsip kerja pada  roket ini sama dengan yang dipakai cumi-cumi atau gurita untuk mendorong diri mereka. Mereka mengeluarkan air dari tubuh mereka dengan gaya yang sangat besar, dan air yang dikeluarkan mengerjakan gaya yang sama dan berlawanan pada cumi-cumi atau gurita, mendorongnya ke depan. 

Bagian Bagian Roket Air
Prinsip kerja dari roket air ini adalah dengan hukum fisika, yaitu apabila suatu botol diisi dengan air dan udara  dengan tekanan tertentu maka udara dalam botol akan menekan ke segala arah. Apabila botol dilubangi di satu titik, misalnya pada mulut botol  maka udara akan menekan air untuk keluar dan menyebabkan gaya  yang berlawanan arah dari keluarnya udara. Selain itu dalam hukum fisika, apabila suatu benda diberi aksi maka benda tersebut akan memberikan reaksi. Perubahan momentum pada lubang pengeluaran sama dengan perubahan yang dialami roket. Jadi, air dan udara yang keluar dari dalam botol menyebabkan botol terdorong berlawan arah dari keluarnya air dan udara. Semakin kuat tekanan yang diberikan maka roket akan meluncur semakin jauh. Namun, jarak yang dapat dicapai roket juga dipengaruhi oleh wings (sayap), body (jenis botol), nose cone, volume air,  cara memompa, dan sudut peluncuran.

1. Wings (sayap)

Ukuran wings yang bagus adalah yang tidak terlalu lebar atau tidak terlalu sempit, karena dapat berpengaruh pada kestabilan roket saat meluncur. Makin lebar sayap maka makin lebar pula luas penampang roket. Makin lebar luas penampang roket, makin mudah bagi roket untuk mengalirkan  udara tetapi juga   makian besar hambatan yang diterima roket. Bahannya bisa dari polycarbonate (dipakai untuk pintu kanopi), fiber atau bisa juga menggunakan sterofoam. Tetapi apabila kita menggunakan sterofoam, bisa cepat rusak karena tidak kuat.

Jumlah sayap  dapat tiga atau empat buah tetapi yang bagus adalah tiga buah.  Apabila roket meluncur di udara berbelok atau berputar-putar seperti baling-baling, mungkin terjadi kesalahan pada jumlah sayap, bentuk dan ukuran yang tidak sama, sehingga  akan menyebabkan roket jatuh sebelum mencapai  jarak  yang maksimal. Fungsi dari wings adalah  sebagai pengarah aliran udara dari ujung roket  menuju belakang. Selain itu juga, sebagai penyeimbang ketika roket meluncur di udara agar tetap stabil.

2. Body ( Botol)

Body roket terdiri dari satu atau dua botol air minum bekas baik yang bersoda maupun air minum biasa. Tetapi botol yang bagus di gunakan untuk membuat roket adalah botol bersoda ukuran besar (1 liter).  Alasannya karena mampu menampung  lebih banyak udara dan air serta mempunyai tekanan yang lebih kuat, sehingga roket akan meluncur lebih jauh. Dalam pembuatan roket seringnya ruang kompresi digunakan sebagai body roket pula. Alur pada permukaan botol juga berpengaruh pada hambatan angin yang diterima roket.

3. Nose cone

Nose cone adalah bagian paling ujung dari roket. Bentuknya bermacam-macam, mulai dari bentuk kerucut, kerucut tumpul, sampai yang tidak mempunyai nose cone (hanya ujung botol saja).  Bentuk Nose cone yang bagus adalah bentuk kerucut, karena lebih mudah membelah udara saat roket meluncur. Bahan untuk membuat nose cone hendaknya lebih lunak dari pada bahan untuk membuat wings supaya lebih mudah untuk dibentuk, seperti bahan fiber. Sebelum nose cone dipasang pada botol, masukkan pemberat ke dalamnya. Pemberatnya bisa dari kerikil atau yang lainya, kemudian rekatkan pada ujung kerucut. Tujuannya adalah supaya apabila roket mendarat maka bagian nose cone berada di bawah.

4. Volume Air

Bahan bakar dari roket air adalah air. Volume air dalam botol yang paling ideal adalah ¹/₃ volume botol. Apabila volumenya terlalu banyak maka akan membutuhkan waktu pemompaan yang lama dan roket biasanya menjadi tidak stabil. Sebaliknya jika volumenya kurang dari ¹/₃ maka roket akan meluncur sebelum waktunya sehingga jarak tempuh roket kurang maksimal.

5. Cara Memompa

Pompa yang digunakan adalah pompa sepeda yang memiliki tekanan udara yang kuat. Teknik memompa diawali dengan pelan-pelan kemudian cepat, hingga botol terlepas dari peluncurnya. Apabila proses memompa berhenti dan botol belum terlepas atau tidak segera diluncurkan maka udara dalam botol akan habis, sehingga roket tidak dapat meluncur secara maksimal.

6. Sudut Peluncuran

Sudut peluncuran yang mampu membuat roket mencapai jarak maksimal adalah 45⁰. Apabila sudutnya lebih dari itu maka roket akan meluncur ke atas dan jarak yang di tempuh jadi kurang maksimal. Begitu juga sebaliknya apabila sudutnya kurang dari itu, roket akan jatuh dalam jarak yang masih lumayan dekat.

Cara Membuat Roket Air dan Peluncurnya

1. Alat dan Bahan

a. 2 botol bekas air mineral lebih baik yang bersoda karena lebih kuat.

b. Pipa Paralon ½ inch  2 meter.

c. Lembaran polycarbonat (dipakai untuk atap atap kanopi)

d. 7-10 cable teast.

e. 3 penutup pipa paralon ( Dop tanpa ulir) ukuran ½ inc.

f. Pentil ( air intake) sepeda motor.

g. Lembaran fiber atau kertas tebal (bc ivory)

h. Sambungan pipa  berbentuk T.

i. Kerikil atau kelereng.

j. Sambungan pipa paralon 1 inc.

k. Gunting, lem paralon, lakban bening, lakban hitam, cutter, dan double tape,

2. Cara Membuat Roket Air

a. Ambil satu botol kemudian potong bagian bawahnya. Masukan alas botol yang belum dipotong ke dalam botol yang sudah berlubang dan rekatkan dengan lakban bening.

b. Buatlah sayap menggunakan lembaran polycarbonate  dengan bentuk sesuai selera dan ukurannya sama. Bisa  bentuk segitiga siku-siku , bujur sangkar, atau setengah bulan sabit. Kemudian rekatkan pada ujung botol yang tidak dipotong menggunakan lakban bening.

c. Buatlah bagian nosecone menggunakan fiber. Caranya buatlah lingkaran dengan diameter yang diinginkan. Tergantung dari ujung botol lancip atau tumpul. Apabila ujung botol semakin lancip maka diameter lingkarannya harus semakin  lebih lebar. Kemudian buatlah bentuk kerucut. Rekatkan sisinya menggunakan doubletape. Masukan pemberat  ke dalam kerucut dan rekatkan di ujung kerucut  dengan double tape agar posisinya tetap saat meluncur. Kemudian satukan nosecone dengan botol mengunakan lakbanbening.

3. Cara Membuat Peluncur

a. Potong pipa paralon ½ inch menjadi 3 bagian dan rangkailah membentuk huruf T, kemudian satukan dengan sambungan pipa, dan Bagian kepala rangkaian huruf T diberi Dop yang nantinya berfungsi sebagai alas.  Dan ujung yang berlawanan disambung dengan pipa  yang sama ukurannya tapi tanpa menggunakan sambungan pipa. Agar bagian sambungan tersebut terlihat menggelembung. Fungsinya untuk menahan roket saat akan diluncurkan. rekatkan  sambungan-sambungan tersebut menggunakan lem paralon.

b. Susun cable teast mengelilingi sambungan pipa yang menggelembung dan rekatkan dengan lakban hitam supaya lebih kuat. Masukan sambungan pipa ukuran 1 inch sehingga posisi cable teast berada di dalam sambungan tersebut.  fungsi dari cable teast dan sambungan ini adalah sebagai penahan agar roket tidak terlepas sebelum mencapai tekanan yang maksimal.

c. Ujung pipa  bagian badan huruf T diberi Dop yang telah di pasang pentil (air intake sepeda motor). Kemudian diberi lem paralon. Fungsinya adalah untuk menghubungkan peluncur denga pompa.

d. Usahakan di setiap sambungan jangan sampai ada lubang supaya udara tidak dapat keluar  ataupun masuk.

Bahan bahan Roket Air
Bahan-bahan yang dibutuhkan untuk membuat roket air adalah :
a. 2 botol bekas air mineral, lebih baik lagi yang bekas soda karena lebih kuat
b. pipa paralon 1/2 inch, panjangnya kira-kira 1 meter
c. pipa paralon 1 inch, kira-kira 10 cm
d. lembaran polycarbonate (dipakai untuk atap kanopi) atau bisa pula styrofoam dan kardus bekas, tetapi cepat rusak.
e. 10-11 cable ties (pengikat kabel) ukuran besar
f. pentil (air intake) sepedamotor
g. potongan karet ban dalam
h. penutup pipa paralon (dop; yang tanpa ulir) ukuran 1/2 inch
i. kertas koran, lakban bening, lakban hitam tebal, double tape,
dan siapkan pula gunting, cutter, penggaris, lem paralon, serta lem super.

Pembuatan Roket :
a. Ambil satu botol plastik bekas. potong bagian bawahnya. kemudian masukkan koran bekas dan padatkan di ujung botol. koran bekas ini nantinya berguna sebagai pemberat roket.

agar gulungan kertas tidak berpindah, bisa direkatkan dengan selotip
b. ambil botol plastik utuh lainnya. satukan dengan botol lainnya dengan memasukkan bagian pantat/bawahnya dalam bagian botol yang terbuka. perkuat dengan lakban bening.

c. ambil lembaran polycarbonate. buat pola/model sirip, lalu gunting. bisa 3 atau 4 lembar untuk satu roket.

kemudian, dengan doubletape rekatkan potongan polycarbonate tadi di bagian bawah roket (bagian botol yang tidak ada gulungan korannya). perkuat dengan lakban bening.

perhatikan posisi siripnya; harus seimbang di sekeliling roket. bila menggunakan 4 sirip, letaknya saling berhadapan.
d. buka tutup botol bagian bawah roket. lubangi dengan cutter (hinga muat untuk memasukkan paralon 1/2 inch). kemudian ambil potongan karet ban dalam, potong berbentuk lingkaran. hingga menjadi karet penyekat (seal) tutup botol.

tutup kembali botol dengan penutup berpenyekat tadi. dan pembuatan roket selesai.
Pembuatan Launcher (peluncur) :
a. masukkan paralon 1/2 inch sampai mencapai setengah botol plastik bagian bawah. tandai dengan lakban hitam.

b. susun 10 – 11 cable ties di atas meja. ratakan dengan penggaris. Setelah rapi, rekatkan lakban agar susunannya tidak berubah.

c. lilitkan susunan cable ties di sekeliling paralon 1/2 inch yang telah diberi tanda lakban hitam. perhatikan posisinya agar ‘kepala’ cable ties mencengkram mulut botol.

rekatkan susunan ties pada paralon dengan lakban dan diperkuat dengan mengikatnya dengan cable ties yang lain.

d. masukkan potongan paralon 1 inch hingga memperkuat/mengikat cengkraman susunan cable ties pada mulut botol. Fungsi paralon besar ini adalah sebagai kunci pengaman.

e. ambil dop penutup paralon, lubangi dan pasang pentil diatasnya. kemudian rekatkan dengan lem yang kuat.
Pasang dan lem dop penutup pada ujung pipa paralon 1/2 inch yang lain. hingga peluncur dan roket siap digunakan.


Cara menggunakan :
buka pipa peluncur, dan masukkan air sampai kira-kira 1/4 bagian botol. masukkan kembali pipa peluncur dan arahkan roket ke atas sampai cable ties benar-benar mencengkram mulut botol. pasang kunci pengamannya.
bila air merembes keluar, maka seal tidak berfungsi dengan baik. ganti kembali seal karet.
pompa udara kedalam botol melalui pentil di bagian bawah peluncur. jangan terlalu tinggi tekanannya (awas botol pecah).
bila sudah mencukupi tarik kunci pengaman ke bawah. dan roketpun meluncur.

Hukum Cara Kerja Roket

Sebuah roket mendapatkan sebuah dorongan dengan membakar bahan bakar dan membuang gas yang terbentuk lewat belakang. Roket mengerjakan gaya pada gas buang, dari hukum Newton III, gas mengerjakan gaya yang sama dan berlawanan pada roket. Dengan menggunakan analisis perubahan momentum system maka diperoleh persamaan propulsi roket, secara matematis dapat ditulis sebagai :

                                               

 

dimana   adalah kecepatan semburan gas, m adalah massa roket dan air di dalamnya, dan F_eks adalah gaya eksternal dari berat roket. Gaya dorong roket merupakan gaya yang bekerja pada roket akibat gas yang dikeluarkannya. Sesuai persamaan di atas, maka diperoleh :

                                              

Karena gaya eksternal (F_eks =-mg) bernilai negatif, maka agar roket dapat dipercepat keatas maka gaya dorong harus lebih besar dari gaya eksternal tersebut. Setelah kita mensubstitusikan F_eks dan membagi dengan m diperoleh :

 

Kelajuan gerak roket dapat ditulis :

                                              

Sedangkan untuk kelajuan roket yang bergerak dalam ruang bebas tanpa gaya eksternal, persamaannya adalah :

                                                  

Dimana v_f dan v_i adalah kelajuan akhir dan awal roket, m_f dan m_i adalah massa akhir dan awal roket.

Bibliografi
http://ridhoernandi.blogspot.com/2012/04/prinsip-kerja-roket-air.html
http://galerisiswa.wordpress.com/2012/02/25/bermain-sambil-belajar-roket-air/

Astiina, by: Amie Suzako