Abstrak
Roket Air adalah sebuah roket yang dibina dengan menggunakan media air sebagai
pendorong agar roket tersebut dapat bergerak. Jadi Roket ini tidak menggunakan
bahan bakar untuk bergerak atau meluncur. Roket air adalah sejenis contoh roket
yang menggunakan air sebagai tenaga penggeraknya. Botol berisi air bertekanan
tinggi yang berfungsi sebagai mesin roket biasanya diperbuat daripada botol plastik
bekas
minuman.
Air
dipaksa
keluar
oleh
gas
yang
bertekanan,
biasanya
menggunakan tekanan udara untuk melancarkan roket ini ke udara. Bahan-bahan
pembuatannya juga lebih banyak kepada penggunaan bahan terbuang dan mudah
diperolehi.
Secara amnya, prinsip dasar roket merupakan pendedahan dan
implementasi dari perubahan momentum serta hukum Newton III mengenai aksireaksi. Dalam dunia pendidikan, pelbagai percubaan mampu dilakukan untuk
memahamkan kepada guru-guru dan murid-murid mengenai prinsip dasar roket
bermula dari percubaan pembuatan yang sederhana menggunakan tabung bekas
roll filem sampailah pembuatan roket menggunakan botol-botol bekas minuman
berkarbonat.
1.0
Pengenalan
Roket air adalah salah satu jenis roket yang menggunakan air sebagai bahan
bakarnya atau pendorong agar roket tersebut dapat bergerak. Jadi Roket ini tidak
menggunakan bahan bakar untuk bergerak atau meluncur. Botol berisi
air
bertekanan tinggi yang berfungsi sebagai mesin roket biasanya terbuat dari botol
plastik bekas minuman bergas.
Bagi proses
melancarkan roket air ke udara, udara diisi mengikut tekanan
tertentu,air dipaksa keluar oleh gas yang bertekanan. Roket air merupakan sebuah
pesawat sederhana.
Mengapa botol minuman ringan yang digunakan? Hal ini kerana boto minuman
bergas memiliki bahan yang kuat terhadap tekanan udara. Hal itu dapat dibuktikan
dengan suatu produk minuman bersoda memiliki kandungan gas karbon dioksida
yang apabila botol tersebut di Shake (kocok), botol terebut akan mengeras karena
tekanan udara yang ingin keluar tidak boleh keluar dan menyebabkan udara
tersebut menekan lapisan botol supaya udara tersebut keluar. Ini merupakan
aplikasi dari subjek sains berkaitan tekanan udara.
Jenis-jenis botol minuman bergas terpakai 1.5L yang biasa gunakan oleh pelajar
untuk membuat badan roket H2O. Botol yang kurang berlekuk-lekuk lebih sesuai
digunakan untuk membuat badan roket H2O kerana ianya lebih senang untuk
pemasangan sayap nanti. Sebenarnya apa saja botol plastik yang sesuai boleh
digunakan samada 1.5L @ 1.25L bergantung kepada kreativiti anda untuk
memasang sayap padanya nanti
Pembinaan
roket
air
melibatkan
banyak
proses
seperti
tekanan
udara,
keseimbangan dan isipadu air bagi menentukan jarak roket itu dapat dilancarkan.
Namun begitu, Hukum Newton III adalah paling ditonjolkan dalam proses
melancarkan roket air.
2.0
Idea
Muncung roket:
Menggunakan permukaan botol yang dipotong. Setelah dilihat dari segi Hukum
aerodinamik, muncung ini kurang sesuai. Pembantu makmal telak mencaddangkan
untuk menggunakan bahagian atas botol dengan membuang muka botol. Muka
botol dilekatkan dengan tape dan pada bahagian dalam diletakkan plastik untuk
memanjangkan masa hentaman dan mengurangkan daya ketika mengena sasaran.
Untuk memastikan bentuk lebih aerodinamik, kam mencuba muncun berbentuk kon
menggunakan plastic folio,namun, daya ketika mengenai sasaran telah merosakkan
muncung tersebut
Bentuk sayap:
Pada awal pembinaan, sayap yang rendah telah digunakan. Didapati sayap yang
rendah tidak dapat menstabilkan pergerakkan roket di udara. Ketika melekatkan
sayap, kami menghadapi masalah untuk memastikan sayap itu tegak. Setelah
melihat rupa mounting board yanga digunakan sebagai sayap, kami cuba
membelah board tersebut dan lekatkan pada badan roket. Kami dapati kaedah ini
memeberikan
kedudukan
sayap
yang
lebih
tegak
dan
stabil.
Ia
turut
memepengaruhi kestabilan penerbangan roket di udara
Payung terjun:
Plastic sampah yang besar telah digunakan untuk membuat payung terjun. Setelah
dipotong, kami tidak berpuas hati dengan saiz payung tersebut. Kami tahu, semakin
besar payung terjun, semakin lama ia diudara berdasarkan konsep tekanan udara.
Kami
membuat
kajian
internet
dan
akhirnya
kami
mendapat
idea
untuk
menggabungkan dua plastic sampah untuk menghasilkan payung yang lebih besar
3.0
Konsep Sains
Terdapat banyak teori-teori fizik yang boleh kita pelajari dalam pembuatan dan
pelancaran roket air ini antaranya: tekanan udara, daya keseimbangan, Momentum,
Prinsip Bernoulli’s, aerodynamics, keseimbangan, Hukum Newton pertama,Hukum
Newton kedua dan Hukum Newton ketiga.
i- Tekanan Udara.
dengan memastikan tekanan udara di udara dan di dalam botol roket air itu
sentiasa berada dalam tekanan yang tinggi adalah antara faktor utama dalam
proses pelancarannya ke udara. Tekanan udara di dalam botol roket perlu
ditingkatkan sehingga 60Psi-100Psi/7bar kerana hanya dengan tekanan udara di
dalam botol yg tinggi berbanding di luar inilah yg menyebabkan roket air ini mampu
meluncur naik ke atas dan berapa jauh sesuatu roket itu hendak disasarkn.
Disamping itu keadaan cuaca dan suhu persekitaran juga memainkan peranan
penting dalam mengawal dan mengukur tekanan udara yg diperlukan.
ii- Daya Keseimbangan dan Kestabilan.
Kesemua struktur pembinaan roket air seperti badan, sirip, kepala, tapak dan
kandungan air perlu menggunakan prinsip keseimbangan dan kestabilan bagi
memastikan keberkesanan pelancaranya menuju sasaran. Setiap daripada kesilapan
walaupun kecil dalam menentukan keseimbangan ini akan menyebabkan roket air
ini gagal di lancarkan dengan baik dan sempurna serta tidak mampu mencari
ketepatan sasaran.
iii- Hukum Momentum.
Setiap objek yg bergerak tidak lari dari momentum. Ini kerana apabila objek mula
bergerak ia akan melibatkan jisim dan kelajuan. Dengan adanya momentum
samaada sebelum ataupun selepas ia bergerak akan mewujudkan daya yg
menyebabab roket air ini boleh terlancar ke udara. Melalui fizik momentum
pelepasan roket air boleh dirumuskan dengan Momentum (P) = Mass (M) x Speed
(V).
iv- Jisim Roket dan Air.
Berat bagi setiap bahan-bahan yang digunakan juga merupakan faktor penting
dalam melancarkan roket air dengan baik. Sebagai contoh penggunaan botol air
yang lebih nipis dan ringan serta bentuk yang lebih panjang, kuantiti air yang sesuai
1/4 or 1/3 daripada botol membantu untuk mengisi tekanan udara yang cukup
semasa pelancaran, struktur sirip yang lebih ringan dan nipis, itu semua
mempengaruhi berat roket. Semakin ringan jisim roket n air maka semakin jauh dan
lajulah pergerakan roket air.
v. Aerodynamics
Rekaan dan struktur pembinaan roket yang lebih turus dan aerodynamics adalah
faktor penting dalam melawan dan melanggar tujahan arus udara. Oleh itu setiap
objek yang di reka dengan struktur yang lebih aerodinamics akan mewujudkan daya
kelajuan yang lebih tinggi kerana halangan angin dan udara dapat dikurangkan.
vi. Hukum Newton Pertama
Dalam Hukum Newton Pertama menjelaskan setiap objek berada dalam keaadaan
rehat dan dalam pergerakan kosong sebelum sesuatu daya yang menolaknya.
Begitu juga dengan keaadaan roket air dimana ianya dalam keaadaan rehat dan
kelajuannya sifar sebelum dilancarkan. apabila tekanan udara dilepaskan dan daya
tolakan meningkat daripada sifar berat roket akan bertambah ringan dan
menyebabkan roket air memecut ke udara dan kelajuan meningkat.
vii. Hukum Newton Kedua.
Dalam Hukum Newton Kedua menjelaskan jisim jasad yang dikenakan daya akan
memecut sama dengan arah pecutan. Ini dapat dinyatakan dengan rumus :
F = ma dan F = Ma. Oleh itu Daya akan wujud pada roket air apabila ia bergerak
dilancarkan ke udara berdasarkan jisim dan kelajuannya.
vii. Hukum Newton Ketiga.
Dalam Hukum Newton Ketiga menjelaskan untuk setiap daya tindakan, terapat satu
daya tindak balas yang bermagnitud sama dan berindak pada arah yang
bertentangan. Kaitan hukum ini dengan roket air adalah dilihat dari aspek struktur
tujahan enjin roket yang berada di bahagian bawah botol roket (Nozzle) serta
mengandungi air dan tekanan udara. Nozzle ini berfungsi sebagai pemancut bahan
bakar roket yang dimodifikasikan sehingga dapat dipasang pada botol yang
berperanan sebagai tujahan roket yang berfungsi mengeluarkan daya tolakan
kebelakang semasa pelepasan roket air ini. Hasil daripada daya tolakan kebelakang
itu tadi menyebabkan badan roket akan menolak ke atas dan ke udara semasa
dilancarkan.
5.0
Perbincangan
Roket air yang baik haruslah mematuhi aspek-aspek hukum Sains yang telah
dibincangkan sebelum ini. Setiap ujikaji pelu dilakukan sekurang-kurangnya tiga kali
bagi mengenalpasti kelemahan roket yang dilancarkan. Selepas mengenalpasti
masalah, pelajar akan cuba memperbaiki dan melakukan uji kaji ulangan bagi
memastikan roket yang dibina memenuhi spesifiksi yang diinginkan.
Pembinaan roket menggunakan 3 sayap adalah agak sukar untuk mendapatkan
keseimbangan. Hal ini keerana pelajar tidak dapat mengukur kedudukan sayap
dengan tepat. Proses memasang sayap mengambil masa yang agak lama untuk
mendapat keseimbangan.
Roket dengan empat sayap didapati lebih stabil ketika berada di udara. Ujian
menggunakan pemberat dengan jisim berbeza dilakukan untuk mengenalpasiti jisim
yang sesuai bagi sasaran yang berbeza. Kedudukan pemberat yang seimbang juga
turut dititikberatkan.
Reka bentuk sayap yang memainkan peranan dalam pelancaran turut diambil
perhatian ketika proses pembinaan. Beberapa bentuk sayap dengan ketinggian
berbeza telah diuji. Bentuk dan sayap terbaik telah dipilih setelah beberaa ujian
dijalankan.
6.0
Kesimpulan
Secara kesimpulannya, projek pembinaan dan penstrukturan roket air ini adalah
amat baik dan menarik kerana tidak ramai yang tahu bahawa pembelajaran tentang
roket air ini amatlah penting sebagai edisi awalan untuk menarik minat pelajarpelajar menceburi bidang astronomi dan fizik. Bermula daripada permulaan langkah
pembinaannya, roket air ini banyak memberi pengetahuan dari segi mental dan
fizikal. Jika dilihat daripada mencipta rekabentuk melalui langkah-langkah yang
telah saya jelaskan di atas , roket air ini memerlukan banyak kreativiti dan
kebijaksanaan kerana belum tentu sesebuah roket air yang dicipta itu berjaya
akhirnya dilancarkan. Jesteru itu dengan penghasilan tugasan ini mudah-mudahan
dapat memberi sedikit panduan kepada pembaca-pembaca dan pencari-pencari
maklumat untuk merekabentuk satu roket air yang baik dan menarik dari segi
semua aspek.
Roket air yang siap sempurna sepenuhnya dari segi struktur pembentukan dan
pembinaan yang melibatkan beberapa konsep fizik akan dapat dilancarkan ke udara
dengan baik dan lengkap. Beberapa Teori Fizik digunakan untuk memastikan Roket
air ini boleh dilancarkan dengan jayanya antaranya adalah seperti memastikan
tekanan udara, daya keseimbangan, Momentum, Prinsip Bernoulli’s, aerodynamics,
stability, mass, distance, Newton’s First Law, Second Law and Third Law