Selasa, 28 Desember 2010
Senin, 27 Desember 2010
GERAK ROKET (PRINSIP KERJA ROKET)"
PRINSIP KERJA ROKET
Sebelum kita membahas tentang prinsip kerja roket,terlebih dulu marilah kita perhatikan aplikasi hukum kekekalan momentum yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Ketika sebuah balon akan melesat dengan cepat, kadang berkelok atau bergerak bolak balik diudara. 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 melaju kecepatan 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,terlebih dulu marilah kita perhatikan aplikasi hukum kekekalan momentum yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Ketika sebuah balon akan melesat dengan cepat, kadang berkelok atau bergerak bolak balik diudara. 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 melaju kecepatan 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
Selasa, 30 November 2010
pembuktian rumus usaha dan energi
W =F.s
agar kaitan dengan usaha dapat persamakan dengan mudah dengan
K = ½ mV²
maka
W =∫ F.dr =∫ m dv/di.dr
= ∫ mdv.V = ∫ ½ md(V²)
= ½ mV² - ½ mV²
= Kb - Ka (Usaha A - B)
Pada persamaan di atas, F gaya resultan yang bekerja pada benda, seperti Hukum Newton II, F = mdv/dt persamaan di atas menunjukan bahwa usaha gaya resultan (dari lingkungan pada benda) sama dengan perubahan Energi kinektik benda
agar kaitan dengan usaha dapat persamakan dengan mudah dengan
K = ½ mV²
maka
W =∫ F.dr =∫ m dv/di.dr
= ∫ mdv.V = ∫ ½ md(V²)
= ½ mV² - ½ mV²
= Kb - Ka (Usaha A - B)
Pada persamaan di atas, F gaya resultan yang bekerja pada benda, seperti Hukum Newton II, F = mdv/dt persamaan di atas menunjukan bahwa usaha gaya resultan (dari lingkungan pada benda) sama dengan perubahan Energi kinektik benda
Senin, 29 November 2010
Pengertian Energi, Potensial, Kinetik dan Hukum Kekelan Energi
Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan benda tersebut untuk melakukan suatu usaha. Satuan energi adalah joule. Dalam ilmu fisika energi terbagi dalam berbagai macam/jenis, antara lain :
A. Energi potensial atau Energi Diam
Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda akibat adanya pengaruh tempat atau kedudukan dari benda tersebut. Energi potensial disebut juga dengan energi diam karena benda yang dalam keaadaan diam dapat memiliki energi. Jika benda tersebut bergerak, maka benda itu mengalami perubahan energi potensial menjadi energi gerak. Contoh misalnya seperti buah kelapa yang siap jatuh dari pohonnya, cicak di plafon rumah, dan lain sebagainya.
Rumus atau persamaan energi potential :
Ep = m.g.h
keterangan
Ep = energi potensial
m = massa dari benda
g = percepatan gravitasi
h = tinggi benda dari tanah
B. Energi Kinetik atau Kinetis
Energi kinetik adalah energi dari suatu benda yang dimiliki karena pengaruh gerakannya. Benda yang bergerak memiliki energi kinetik.
Rumus atau persamaan energi kinetik :
Ek = 1/2.m.v^2
keterangan
Ep = energi kinetik
m = massa dari benda
v = kecepatan dari benda
v^2 = v pangkat 2
C. Hukum Kekekalan Energi
" Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan "
Jadi perubahan bentuk suatu energi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain tidak merubah jumlah atau besar energi secara keseluruhan.
Rumus atau persamaan mekanik (berhubungan dengan hukum kekekalan energi) :
Em = Ep + Ek
keterangan
Em = energi mekanik
Ep = energi kinetik
Ek = energi kinetik
USAHA
Usaha alias Kerja yang dilambangkan dengan huruf W (Work-bahasa inggris), digambarkan sebagai sesuatu yang dihasilkan oleh Gaya (F) ketika Gaya bekerja pada benda hingga benda bergerak dalam jarak tertentu. Hal yang paling sederhana adalah apabila Gaya (F) bernilai konstan (baik besar maupun arahnya) dan benda yang dikenai Gaya bergerak pada lintasan lurus dan searah dengan arah Gaya tersebut.
Secara matematis, usaha yang dilakukan oleh gaya yang konstan didefinisikan sebagai hasil kali perpindahan dengan gaya yang searah dengan perpindahan.
Persamaan matematisnya adalah :
W = Fs cos 0 = Fs (1) = Fs
W adalah usaha alias kerja, F adalah besar gaya yang searah dengan perpindahan dan s adalah besar perpindahan.
Apabila gaya konstan tidak searah dengan perpindahan, sebagaimana tampak pada gambar di bawah, maka usaha yang dilakukan oleh gaya pada benda didefinisikan sebagai perkalian antara perpindahan dengan komponen gaya yang searah dengan perpindahan.
Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :
Hasil perkalian antara besar gaya (F) dan besar perpindahan (s) di atas merupakan bentuk perkalian titik atau perkalian skalar. Karenanya usaha masuk dalam kategori besaran skalar. Pelajari lagi perkalian vektor dan skalar kalau dirimu bingun… Persamaan di atas bisa ditulis dalam bentuk seperti ini :
Satuan Usaha dalam Sistem Internasional (SI) adalah newton-meter. Satuan newton-meter juga biasa disebut Joule ( 1 Joule = 1 N.m). menggunakan sistem CGS (Centimeter Gram Sekon), satuan usaha disebut erg. 1 erg = 1 dyne.cm. Dalam sistem British, usaha diukur dalam foot-pound (kaki-pon). 1 Joule = 107 erg = 0,7376 ft.lb.
Perlu anda pahami dengan baik bahwa sebuah gaya melakukan usaha apabila benda yang dikenai gaya mengalami perpindahan. Jika benda tidak berpindah tempat maka gaya tidak melakukan usaha. Agar memudahkan pemahaman anda, bayangkanlah anda sedang menenteng buku sambil diam di tempat. Walaupun anda memberikan gaya pada buku tersebut, sebenarnya anda tidak melakukan usaha karena buku tidak melakukan perpindahan. Ketika anda menenteng atau menjinjing buku sambil berjalan lurus ke depan, ke belakang atau ke samping, anda juga tidak melakukan usaha pada buku. Pada saat menenteng buku atau menjinjing tas, arah gaya yang diberikan ke atas, tegak lurus dengan arah perpindahan. Karena tegak lurus maka sudut yang dibentuk adalah 90o. Cos 90o = 0, karenanya berdasarkan persamaan di atas, nilai usaha sama dengan nol. Contoh lain adalah ketika dirimu mendorong tembok sampai puyeng… jika tembok tidak berpindah tempat maka walaupun anda mendorong sampai banjir keringat, anda tidak melakukan usaha. Kita dapat menyimpulkan bahwa sebuah gaya tidak melakukan usaha apabila gaya tidak menghasilkan perpindahan dan arah gaya tegak lurus dengan arah perpindahan.
A. Energi potensial atau Energi Diam
Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda akibat adanya pengaruh tempat atau kedudukan dari benda tersebut. Energi potensial disebut juga dengan energi diam karena benda yang dalam keaadaan diam dapat memiliki energi. Jika benda tersebut bergerak, maka benda itu mengalami perubahan energi potensial menjadi energi gerak. Contoh misalnya seperti buah kelapa yang siap jatuh dari pohonnya, cicak di plafon rumah, dan lain sebagainya.
Rumus atau persamaan energi potential :
Ep = m.g.h
keterangan
Ep = energi potensial
m = massa dari benda
g = percepatan gravitasi
h = tinggi benda dari tanah
B. Energi Kinetik atau Kinetis
Energi kinetik adalah energi dari suatu benda yang dimiliki karena pengaruh gerakannya. Benda yang bergerak memiliki energi kinetik.
Rumus atau persamaan energi kinetik :
Ek = 1/2.m.v^2
keterangan
Ep = energi kinetik
m = massa dari benda
v = kecepatan dari benda
v^2 = v pangkat 2
C. Hukum Kekekalan Energi
" Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan "
Jadi perubahan bentuk suatu energi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain tidak merubah jumlah atau besar energi secara keseluruhan.
Rumus atau persamaan mekanik (berhubungan dengan hukum kekekalan energi) :
Em = Ep + Ek
keterangan
Em = energi mekanik
Ep = energi kinetik
Ek = energi kinetik
USAHA
Usaha alias Kerja yang dilambangkan dengan huruf W (Work-bahasa inggris), digambarkan sebagai sesuatu yang dihasilkan oleh Gaya (F) ketika Gaya bekerja pada benda hingga benda bergerak dalam jarak tertentu. Hal yang paling sederhana adalah apabila Gaya (F) bernilai konstan (baik besar maupun arahnya) dan benda yang dikenai Gaya bergerak pada lintasan lurus dan searah dengan arah Gaya tersebut.
Secara matematis, usaha yang dilakukan oleh gaya yang konstan didefinisikan sebagai hasil kali perpindahan dengan gaya yang searah dengan perpindahan.
Persamaan matematisnya adalah :
W = Fs cos 0 = Fs (1) = Fs
W adalah usaha alias kerja, F adalah besar gaya yang searah dengan perpindahan dan s adalah besar perpindahan.
Apabila gaya konstan tidak searah dengan perpindahan, sebagaimana tampak pada gambar di bawah, maka usaha yang dilakukan oleh gaya pada benda didefinisikan sebagai perkalian antara perpindahan dengan komponen gaya yang searah dengan perpindahan.
Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :
Hasil perkalian antara besar gaya (F) dan besar perpindahan (s) di atas merupakan bentuk perkalian titik atau perkalian skalar. Karenanya usaha masuk dalam kategori besaran skalar. Pelajari lagi perkalian vektor dan skalar kalau dirimu bingun… Persamaan di atas bisa ditulis dalam bentuk seperti ini :
Satuan Usaha dalam Sistem Internasional (SI) adalah newton-meter. Satuan newton-meter juga biasa disebut Joule ( 1 Joule = 1 N.m). menggunakan sistem CGS (Centimeter Gram Sekon), satuan usaha disebut erg. 1 erg = 1 dyne.cm. Dalam sistem British, usaha diukur dalam foot-pound (kaki-pon). 1 Joule = 107 erg = 0,7376 ft.lb.
Perlu anda pahami dengan baik bahwa sebuah gaya melakukan usaha apabila benda yang dikenai gaya mengalami perpindahan. Jika benda tidak berpindah tempat maka gaya tidak melakukan usaha. Agar memudahkan pemahaman anda, bayangkanlah anda sedang menenteng buku sambil diam di tempat. Walaupun anda memberikan gaya pada buku tersebut, sebenarnya anda tidak melakukan usaha karena buku tidak melakukan perpindahan. Ketika anda menenteng atau menjinjing buku sambil berjalan lurus ke depan, ke belakang atau ke samping, anda juga tidak melakukan usaha pada buku. Pada saat menenteng buku atau menjinjing tas, arah gaya yang diberikan ke atas, tegak lurus dengan arah perpindahan. Karena tegak lurus maka sudut yang dibentuk adalah 90o. Cos 90o = 0, karenanya berdasarkan persamaan di atas, nilai usaha sama dengan nol. Contoh lain adalah ketika dirimu mendorong tembok sampai puyeng… jika tembok tidak berpindah tempat maka walaupun anda mendorong sampai banjir keringat, anda tidak melakukan usaha. Kita dapat menyimpulkan bahwa sebuah gaya tidak melakukan usaha apabila gaya tidak menghasilkan perpindahan dan arah gaya tegak lurus dengan arah perpindahan.
Langganan:
Postingan (Atom)
