Bagaimana Roket dapat Bergerak di Luar Angkasa?

bagaimana roket dapat bergerak di ruang angkasa?
Bayangkan sebuah roket yang berada di luar angkasa. Pertanyaan yang sering diajukan kepada kita yang belajar fisika adalah bagaimana roket tersebut dapat bergerak di ruang angkasa sementara tidak terdapat sesuatu yang dapat mendorongnya?

Mesin roket tersebut memang menghasilkan dorongan, tetapi dorongan itu dikerjakan pada ruang yang hampa di luar roket. Jadi bagaimana bisa muncul dorongan balik dari peristiwa ini?

Sebagai perbandingan tentang hal ini mari kita analisis bagaimana kita bisa berjalan di atas tanah atau lantai. Ketika kita berjalan, agar dapat bergerak maju, maka kita harus menolakkan kaki kita ke tanah ke arah belakang. Akibat dorongan kaki ke tanah, maka menurut hukum III Newton, tanah pun akan mendorong balik kaki kita ke depan. Gaya reaksi dari tanah inilah yang memberi kita percepatan sehingga kita dapat bergerak maju ke depan saat melangkah. Seandainya tidak terdapat gesekan antara kaki kita dengan lantai atau tanah, maka kita tidak dapat menolakkan kaki kita di tanah, tetapi kaki kita justru akan meluncur terus ke belakang. Sebagai akibatnya, kita tidak dapat memperoleh gaya reaksi dari tanah untuk dapat bergerak ke depan.

Hal seperti itu juga yang terjadi pada roket. Tetapi jika tidak ada sesuatu di sekitar roket, maka apa yang akan memberikan gaya reaksi terhadap dorongan mesin sehingga roket dapat bergerak maju?

Nah, Anda juga bingung dengan teka teki ini?

Kita akan mengulasnya, dengan analisis fisika yang khas (menurunkan persamaan-persamaan), di artikel ini.

Sesungguhnya penyebab gerak sebuah roket yang berada di luar angkasa adalah adanya perubahan momentum yang dilakukannya. Bukan hukum aksi-reaksi Newton seperti yang berlaku pada saat kita berjalan.

Untuk lebih jelasnya mari kita menganalisisnya secara fisika.

Misalkan sebuah roket bermassa m, bergerak ke kanan dengan kecepatan v, dan menyemburkan sejumlah massa gas hasil pembakaran bahan bakar seperti pada gambar berikut.

analisis bagaimana roket bergerak di ruang angkasa

Kecepatan semburan bahan bakar adalah vex relatif terhadap roket.

Karena roket mengeluarkan massa melalui pembakaran bahan bakar yang kemudian disemburkan, maka massa roket selalu berkurang setiap saat.

Tinjau suatu saat, misalkan saat t. Momentum roket pada saat t itu adalah


Selang beberapa saat yang sangat singkat kemudian, yaitu saat t + dt, massa roket akan menjadi (m + dm), dimana dm bernilai negatif. Momentum roket pada saat tersebut adalah (m + dm)(v + dv).

Selama selang waktu dt yang singkat tersebut, bahan bakar yang dibuang dalam bentuk pembakaran adalah sebesar (-dm). Bahan bakar buangan ini disemburkan dengan kecepatan v – vex relatif terhadap pengamat di luar pesawat. Dengan demikian, momentum total (yaitu momentum roket ditambah momentum bahan bakar yang dibuang) pada saat t + dt adalah


Suku perkalian dm dv pada persamaan di atas kita dapat abaikan karena baik dv maupun dm merupakan nilai yang sangat kecil. persamaan di atas disederhanakan menjadi


Perubahan momentum total pesawat adalah


Karena perubahan momentum tersebut terjadi selama selang waktu dt yang diambil sangat singkat, maka p(t + dt) – p(t) dapat ditulis sebagai dp. Jadi persamaan terakhir di atas menjadi


Seandainya terdapat gaya luar F (misalnya gaya gravitasi), maka perubahan momentum ini akan sama dengan F dt.

Misalkan tidak terdapat gaya luar.

Jika tidak terdapat gaya luar, maka hukum kekekalan momentum berlaku yaitu dp = 0 jika tidak terdapat gaya-gaya luar pada sistem. Dengan demikian,


Jika kedua ruas persamaan di atas dibagi dengan dt, maka


Perhatikan bentuk suku di ruas kiri, suku ini tidak lain adalah sebuah gaya. Jadi kita dapat menuliskan persamaan terakhir di atas menjadi


Persamaan yang berupa gaya di atas dapat kita tafsirkan sebagai persamaan yang memberikan gaya dorong pada pesawat ruang angkasa. Arah gaya ditentukan oleh vex. Perhatikan bahwa vex merupakan kecepatan semburan bahan bakar yang diukur relatif terhadap pesawat. Persamaan gaya dorong di atas negatif terhadap vex, berarti arah gaya dorong berlawanan arah dengan arah kecepatan semburan. Jadi saat pesawat menyemburkan hasil pembakaran bahan bakar ke belakang relatif terhadap pesawat, maka pada saat itu pesawat akan mendapatkan gaya dorong ke depan sebesar hasil kali antara kecepatan semburan tersebut dengan jumlah massa bahan bakar yang dibuang setiap saat. Jelaslah sekarang bahwa tidak diperlukan kehadiran benda apa pun agar pesawat dapat memperoleh percepatan ke arah depan. Cukup dengan mengurangi massanya dan melepaskan massa tersebut dengan sebuah nilai kecepatan relatif tertentu terhadap dirinya. Semakin cepat kecepatan pelepasan massa itu, semakin besar pula dorongan yang diterimanya.

Kita dapat menyelesaikan persamaan gaya dorong di atas sebagai berikut.

Bagi tiap-tiap ruas dengan m sehingga diperoleh


Jika kecepatan semburan vex konstan, maka persamaan di atas dapat kita integralkan sebagai berikut



Pada persamaan di atas vo adalah kecepatan awal dan mo adalah massa mula-mula pesawat. Perhatikan persamaan di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa kecepatan maksimum yang dapat dicapai oleh pesawat ditentukan oleh rasio massa awal mo terhadap massa akhir m. Rasio dengan nilai paling besar akan dicapai saat semua bahan bakar telah habis terpakai dan dibuang sehingga yang tersisa adalah massa pesawat saja. sebagai contoh, jika massa awal roket 90%-nya adalah bahan bakar, maka rasio antara massa awal dengan massa akhir (massa setelah bahan bakar habis terbakar) adalah mo/0,1mo = 10. Logaritma natural dari 10 adalah 2,3. Artinya, kecepatan yang dapat diperoleh oleh pesawat tidak akan mungkin melebihi 2,3 kali kecepatan semburan vex. Jadi, perlu dibuat agar kecepatan penyemburan pesawat harus sebesar mungkin.

Bagaimana Roket dapat Bergerak di Luar Angkasa? Bagaimana Roket dapat Bergerak di Luar Angkasa? Reviewed by Aska Gifari on Kamis, April 23, 2015 Rating: 5

19 komentar:

  1. 1. bagaimana cara benda buatan manusia bergerak di luar angkasa (dari posisi diam),
    mengingat di luar angkasa tidak ada media daratan, air mau pun udara,

    2. bagaimana cara benda buatan manusia mengubah arah (berbelok) di luar angkasa,
    mengingat di luar angkasa tidak ada media daratan, air mau pun udara.

    BalasHapus
  2. 1. bagaimana cara benda buatan manusia bergerak di luar angkasa (dari posisi diam),
    mengingat di luar angkasa tidak ada media daratan, air mau pun udara,

    2. bagaimana cara benda buatan manusia mengubah arah (berbelok) di luar angkasa,
    mengingat di luar angkasa tidak ada media daratan, air mau pun udara.

    BalasHapus
    Balasan
    1. Di ruang angkasa roket2 hanya di gunakan seperlunya, untuk pergerakan utama memanfaatkan gravitasi planet2 lain, jadi tanpa roket pun pesawat angkasa bisa berjalan, roket hanya di butuhkan untuk mengkoreksi arah gerakan akibat gravitasi tadi. CMIIW.

      Hapus
  3. Teori diatas rumus...
    Tak ada prakteknya

    BalasHapus
    Balasan
    1. kalo praktek nya....ente naik roket aja :v ada tuh wisata luar angkasa :v

      Hapus
  4. The earth is flat, outer spaceis fake

    BalasHapus
    Balasan
    1. Earth flat? Bangun hoe... kita sdh ngomongin bgmn cara mengirim orang ke mars, ini masih debat bumi bulat atau flat.... duh.

      Hapus
  5. bagaimana roket bisa menyala .. kalau gak ada oksigen diatas sana /???

    BalasHapus
  6. Di laut, kapal mendorong air.
    Di udara, pesawat mendorong udara.
    Di luar angkasa? Mendorong apa? Adakah penjelasan yg empiris tanpa menggunakan angka yg TDK pasti?

    BalasHapus
    Balasan
    1. Jika Anda tahu bahwa gaya bisa dihasilkan dari perubahan momentum, maka tak perlu ada udara agar bisa bergerak. Cukup mengubah momentumnya dengan mengurangi massa atau mengubah kecepatan, maka akan muncul gaya. Di atas sudah dijelaskan kok...

      Hapus
  7. Lilin hidup / terbakar sumbunya kalau ada oksigen, ketika ditutup gelas (udara hampa) mati, bagaimana dengan sistem pembakaran roket yg diruang hampa itu katanya?

    BalasHapus
  8. Terjadinya gaya kira 2 disebabkan oleh apa kakak
    Coba pikir lagi teorinya
    Disaat benda itu dibandingkan masa jeneisnya maka terjadilah gaya
    Kalau disono mau di bandingkan dengan apa kaka taeknya astronot kali ya

    BalasHapus
    Balasan
    1. Gaya itu bisa muncul dari perubahan momentumnya. Perubahan momentum bisa terjadi dengan cara mengubah massa atau mengubah kecepatan..

      Hapus
    2. Kasar sekali ini orang, klo sudah bodoh, merasa pintar, kasar pula, mencerminkan sekali kau tidak terpelajar. Kau naik perahu melaju ke depan, untuk bisa lebih cepat, dengan tanpa menambah tenaga atau daya dorong bagaimana caranya, itu kurangi beratnya, jadi walaupun momentumnya tetap tp berat perahu mu kau kurangi, bisa terjadi perubahan kecepatan manjadi lebih cepat, karena masa perahumu kau kurangi

      Hapus
  9. roket mempunyai cadangan oksigen sendiri yang dibawa dari bumi sebagai salah satu komponen bahan bakar, berbeda dengan mesin jet yang mengambil oksigen dari udara sekitar.

    BalasHapus
    Balasan
    1. Lama lama oksigen habis kali untuk proses pembakaran contohnya saja lilin disimpan di atas punggung kita terus kita tutup sama gelas dan reaksinya api padam yang ada malah kulit kita yang ketarik karena gak ada lagi oksigen di dalamnya

      Hapus
  10. Cara menghentikan/mengerem roket gimana ya?

    BalasHapus
    Balasan
    1. ada rem tangan nya gan.. tinggal tarik aja kayaknya... 😅😅😅

      Hapus

Diberdayakan oleh Blogger.