GERAK ROKET

Bagaimanakah prinsip kerja roket yang diluncurkan ke luar angkasa ? di luar angkasa tidak udara, tapi mengapa roket bisa bergerak ? helikopter atau pesawat terbang bisa bergerak di udara karena terdapat baling-baling yang menggerakan udara, sedangkan roket bisa bergerak di luar angkasa (ruang hampa udara ?)

Konsep dasar peluncuran roket sama dengan percobaan balon yang meluncur ke atas. Roket memberikan gaya aksi yang sangat besar kepada gas dengan mendorong gas keluar dan gas tersebut memberikan gaya reaksi yang sama besar, dengan mendorong roket ke atas. Gaya dorong yang diberikan gas kepada roket sama besar dengan gaya yang diberikan roket kepada gas, hanya arahnya berlawanan. Roket mendorong gas ke bawah, gas mendorong roket ke atas.

Bagaimanakah dengan pesawat jet ? pesawat jet juga menggunakan konsep hukum III Newton. Mesin pesawat jet memberikan gaya aksi dengan menyemburkan gas keluar lewat belakang pesawat, dan gas tersebut memberikan gaya reaksi dengan mendorong pesawat jet ke depan. Gaya dorong yang dilakukan oleh mesin pesawat jet terhadap gas sangat besar sehingga gas juga mendorong pesawat jet dengan gaya yang sangat besar. Mesin pesawat jet mendorong gas ke belakang, gas mendorong pesawat jet ke depan. Jadi arah gaya berlawanan, tapi besar gaya sama. Pesawat jet bergerak horisontal alias mendatar, sedangkan roket bergerak vertikal alias tegak lurus permukaan bumi. 

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 mampu menyimpan bahan bakar dengan dengan jumlah besar untuk ruang penyimpanan yang sama, karena telah dipadatkan, sedangkan bahan bakar cair tidak bisa dimampatkan.

metoda Uji peluncuran roket memerlu kan analisa pengukuran kecepatan gerak roket pada saat meluncur awal dari peluncur. Sensor yang digunakan adalah high speed video kamera dengan cepatan maksimu m 1000 frame tiap detik (1000 fps). Perubahan posisi dari objek yang digunakan sebagai acuan gerak diproses pada masing-masing frame untuk memperoleh kecepatan dan percepatan roket. Kekurangan metoda ini adalah hanya dapat mengukur sampai objek yang dideteksi masih dapat dikenali dengan jelas. Keuntungan cara ini adalah tanpa menempatkan sensor pada muatan roket serta telemetri tidak diperlukan. Dalam tulisan ini membahas metoda dan hasil perh itungan kecepa tan roket RX150 LAPAN pada saat peluncura n di Pamengpeuk Jawa Ba rat. Hasil pengukuran menunjukan kecepatan roket mencapai 17 m/detik dalam waktu sekita r 0.45 detik dari awal. Kata kunci: High speed video camera, kecepatan ro ket, image processing, remote sensing 

Pada momentum berlaku :

F = tpΔΔ

F.Δt = p _{sesudah gas keluar} – p _{sebelum gas keluar}

= (m-dm)(v+dv) +v^Idm – mv

= mv+mdv-vdm-dmdv+v^Idm-mv

= mdv +dm(v^I –v), karena dmdv mendekati nol

v_r = v^I – v

v^I = v_r + v

sehingga :

F.Δt = mdv +dm(v_r + v –v)

= mdv + v_r dm

dtmdv = F - v_rdtdm 

Secara matematis besarnya gaya dorong dapat ditulis sebagai

F = v_r . dtdm

F = gaya dorong (newton)

v_r = kecepatan semburan gas relatif terhadap roket (m/s)

dtdm = laju massa gas buang (kg/s) 

Jika masa roket mula-mula m_o dan kecepatan awal v_o = 0, setelah bahan bakar roket habis massa roket m_a, serta kecepatan roket v_a, maka secara matematis hubungan besar-besaran tersebut adalah

m_a = m_oravve−