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 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 kaluar 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 terpakai. Apabila massa roket dan bahan bakar mula-mula m dan bergerak dengan kecepatan v relative terhadap Bumi, maka pada saat gas sebanyak ∆m keluar dari roket dengan kecepatan u relative terhadap roket, maka massa roket berkurang sebesar ∆m dan mendapat tambahan kecepatan sebesar ∆v. Perlu di ingat bahwa ∆m adalah pengurangan massa sehingga merupakan besaran yang mempunyai nilai negative, sedangkan kecepatan gas buang relative terhadap Bumi menjadi v – u.
Momentum awal : Pawal = mv
Momentum akhir : Pakhir = (m + ∆m)(v + ∆v) + (-∆m)(v - u)
= mv + m∆v + ∆mv + ∆m∆v - ∆mv + u∆m
= mv + m∆v + ∆m∆v + u∆m
Karena ∆m dan ∆v relative kecil, maka hasil perkaliannya yaitu ∆m∆v dapat diabaikan sehingga
Pakhir = mv + m∆v + u∆m
Hukum kekekalan momentum :
Pawal = Pakhir
mv = mv + m∆v + u∆m
∆v = - u ∆m/m
Contoh Soal :
Peluru bermassa 25 gram yang bergerak dengan kecepatan 1200 m/s, mengenai dan menembus sebuah balok bermassa 125 kg yang diam diatas bidang datar tanpa gesekan. Jika kecepatan peluru setelah mnembus balok 200 m/s, berapakah kecepatan balok setelah tertembus peluru ?
Jawab :
Dik : m1 = 25 gram = 0,025 kg
v1 = 1200 m/s
m2 = 125 kg
v2 = 200 m/s
Dit : v’……?
Jwb :
Pawal = Pakhir
P1 + P2 = P1’ + P2’
m1v1 + m2v2 = (m1 + m2) v’
0,025 . 1200 + 125 . 200 = (0,025 + 125) v’
30 + 25000 = 125,025 . v’
25030 = 125,025 v’
v’ = 200,199 m/s
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 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 kaluar 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 terpakai. Apabila massa roket dan bahan bakar mula-mula m dan bergerak dengan kecepatan v relative terhadap Bumi, maka pada saat gas sebanyak ∆m keluar dari roket dengan kecepatan u relative terhadap roket, maka massa roket berkurang sebesar ∆m dan mendapat tambahan kecepatan sebesar ∆v. Perlu di ingat bahwa ∆m adalah pengurangan massa sehingga merupakan besaran yang mempunyai nilai negative, sedangkan kecepatan gas buang relative terhadap Bumi menjadi v – u.
Momentum awal : Pawal = mv
Momentum akhir : Pakhir = (m + ∆m)(v + ∆v) + (-∆m)(v - u)
= mv + m∆v + ∆mv + ∆m∆v - ∆mv + u∆m
= mv + m∆v + ∆m∆v + u∆m
Karena ∆m dan ∆v relative kecil, maka hasil perkaliannya yaitu ∆m∆v dapat diabaikan sehingga
Pakhir = mv + m∆v + u∆m
Hukum kekekalan momentum :
Pawal = Pakhir
mv = mv + m∆v + u∆m
∆v = - u ∆m/m
Contoh Soal :
Peluru bermassa 25 gram yang bergerak dengan kecepatan 1200 m/s, mengenai dan menembus sebuah balok bermassa 125 kg yang diam diatas bidang datar tanpa gesekan. Jika kecepatan peluru setelah mnembus balok 200 m/s, berapakah kecepatan balok setelah tertembus peluru ?
Jawab :
Dik : m1 = 25 gram = 0,025 kg
v1 = 1200 m/s
m2 = 125 kg
v2 = 200 m/s
Dit : v’……?
Jwb :
Pawal = Pakhir
P1 + P2 = P1’ + P2’
m1v1 + m2v2 = (m1 + m2) v’
0,025 . 1200 + 125 . 200 = (0,025 + 125) v’
30 + 25000 = 125,025 . v’
25030 = 125,025 v’
v’ = 200,199 m/s
