Belajar Fisika dengan Roket Air

Sejak dua minggu yang lalu, apalagi saat ini terpotong liburan tanggal merah. Kelas-kelas kami telah mengadakan percobaan roket air. Dari yang paling mengasyikkan sampai paling menegangkan. Dari kegiatan yang biasa-biasa saja sampai menjadi luar biasa.

Kejadian pertama, begitu menggoda, saat kelas IA-2 alias Sparta Classipada mengadakan penembakan roket dengan peluncur dari rangkaian pipa PVC sederhana bahkan tidak pernah dilirik kekuatan maupun bentuknya mampu mencapai sasaran terjauh berjarak 135 meter. Dari tujuh kelompok di kelas SC ini, kelompok Danar, Rasman, Bahtiar, Nurhadi, dan Satria yang memegang rekor tersebut. Kemudian disusul kelompok Dede Vitrosa, Nory, Harry, Domigo, Radhi yang mencapai parit di belakang gawang lapangan SMADA Palangka Raya (mendekati jarak 90 meter).

Roket Air Novia, Yessi

Danar, bahtiar, Nurhadi, Rasman, Satria

Disaster Water Rocket

Pengukuran Jarak jatuh roket

rangkain rocket launcher

Launcher

Nory, Harry, Dede, Domigo

Pada percobaan kelas Elfwetenstein, mulailah bencana tersebut. Dengan roket yang terbang biasa-biasa saja hingga roket berbadan kuning yang rata-rata mampu mencapai daerah tidak jauh dari belakang gawang (pada tekanan 40 psi-55 psi) mampu mencapai jarak 80 meter. Namun, bencana datang berikutnya saat pada tekanan 100 psi, roket buatan Vany, Naomi, Kristina, Anggita, danAprilia ini menembus kaca mobil pengendara … dan hal ini menunjukkan betapa berbahayanya roket sederhana tersebut. Penggantian kaca mobil harus dilakukan oleh pihak berwenang di sekolah dengan bantuan kesiswaan, tetapi kami bersyukur dari pihak yang mendapat musibah tidak ada tuntutan atau bisa mengerti keadaan karena pada hari kejadian langsung dibantu untuk mengganti kaca mobilnya. (benar-benar amblas akibat roket ini). Ternyata di bagian kepala roket tersebut berbentuk baut logam, pantas saja sangat “BERBAHAYA!”.

Roket Kuning in Position

Percobaan selanjutnya menjadi semakin tidak menentuk terutama untuk kelas IA-1 dan IA-4 karena akhirnya penerbangan roket ini dilarang dilakukan di sekolah dan akhirnya kami memilih lapangan di eks pameran pembangunan di lingkungan Tmg Tilung G. Obos.

Saya harapkan kepada kelas IA-1 dan IA-4 yang belum menguji kemampuan roketnya dapat mengadakan penerbangan roket (tepat pada waktunya) sebagai bagian dari aksi pengujian sebelum bulan februari ini berakhir. Tetapi waktunya agar dilaksanakan sore hari saja.

Untuk Kelas IA-1 saya sudah mendapatkan catatan bahwa kelompok Carlos, Natanael, Nandi, dan Chandra sudah dapat memahami prinsip dan penembakan roket dengan bentuk mini dari botolPocari Sweat yang mampu mencapai jarak rata-rata 100 meter.

Sementara regu IA-1 yang lain seperti masih harus belajar keras, apalagi dari berbagai roket yang telah didesain menggunakan rangkaian titik berat belum ada satu pun yang diuji kemampuannya.

Ika, jane, siska, nazwa, putri

Launcher kelompok meri, pamela, dian, maria, sari

roket agnes tirsa janna normi

kelompok meri, pamela, dian, sari, maria

Ika Jane Putri

Hal yang sama juga dialami di kelas IA-4, kemarin sore (sabtu sore) hanya roket kelompok Ni Ayu dan Shafa saja yang berhasil diterbangkan itu pun jaraknya sudah lumayan mencapai 50 meter-an tetapi dalam kondisi sayap roket yang tidak stabil. Karena hujan begitu lebat, maka percobaan sabtu sore tanggal 12 februari ditunda dan tidak diadakan sampai hari ini. Tergantung kepada kelas IA-4 alias Craxi Savier untuk mengadakan pengujian sekali lagi.

Catatan : untuk kelas EWS dan SC … kemampuan roket-roket kelas anda dan desain roketnya walaupun masih sederhana sudah membanggakan dan anda memiliki bekal untuk bertanding roket air di setiap kejuaraan yang ada (persiapkan diri anda dan kelompok dengan baik).

Untuk kelas Mamoru dan CS … tergantung kesiapan kelompok masing-masing untuk menguji dan membuktikan kepiawaian anda menerbangkan roket air. Kecuali bagi kelompok Carlos dan Ni Ayu yang sudah saya amati hasilnya, kelompok lain harus tetap menguji daya jangkau roket air yang ditugaskan kepada kelompoknya masing-masing. (apalagi di kelas CS, roket ini merupakan tugas perorangan!).

PERISTIWA ANOMALI AIR

Definisi anomali air adalah sifat kekecualian air. Pada umumnya, suatu zat akan memuai jika dipanaskan dan akan menyusut jika didinginkan, tetapi air mempunyai sifat khas. Jika air dipanaskan antara suhu nol derajat celcius, sampai empat derajat celcius, volumnya akan menyusut. Hal ini karena molekul H2O dalam bentuk padat (es) penuh dengan rongga, sedangkan dalam bentuk cair (air) lebih rapat. Dengan demikian, pada saat dipanaskan, molekul H2O (es) akan merapat lebih dahulu, akibatnya volumnya menyusut. Oleh karena itu, es juga terapung di air.

Kita lebih beruntung dengan adanya anomali air. Air yang mendingin atau membeku, mulai pada suhu 0-4 derajat celcius akan mengembang (volume membesar). Sifat termal air ini dikenal sebagai anomali air. Meskipun namanya anomali (menyimpang), namun karena sifat inilah maka kehidupan mahluk hidup lebih sempurna. Berikut ini beberapa catatan “keuntungan adanya anomali air”, Air yang membeku dalam
bebatuan, karena volumenya membesar maka mampu memecahkan bebatuan, dengan begitu mineral dalam batuan bisa keluar dan memberikan manfaat bagi kehidupan (tumbuhan dan lain-lain). Jadi kemampuan air untuk masuk pada celah-celah bebatuan. Pada suhu 4 derajat, ukuran air (volume) paling kecil, kemudian akan membesar sampai ke titik beku.

Kemampuan air ini, memungkinkan proses penghancuran batuan terjadi secara alamiah dan terbentuklah tanah untuk kehidupan. Air yang membeku, menjadi gunungan es akan mengapung di permukaan laut. Tentu akan kehidupan akan lebih sulit terjadi di laut, jika volume air ketika membeku sama saja berat massanya dengan cair.

Air pada kondisi dingin mendekati titik beku, membesar karena setiap 6 molekul air membentuk heksagonal dan dapat menangkap molekul udara lebih banyak. Karena itu pula, air dalam kondisi ini membuat :”dingin lebih nikmat”, kandungan oksigen dalam air lebih banyak dari pada temperatur kamar. Sifat “anomali air” juga mempengaruhi cuaca, keseimbangan iklim sehingga cuaca di muka bumi tidak terlalu panas, tidak terlalu dingin.
Tentu pula kita harus memperhatikan sifat lainnya dari air seperti tegangan air (yang memungkinkan tanaman “minum” air). Pengetahuan tentang ini dibahas lebih mendalam pada kondisi anomali air hangat/panas (warm water anomaly).

DASAR

Tatkala panjang gelombang besar(dalam sistem fibrasi molekul sistem air) maka yang berpengaruh dalam ‘hal ini’ λ ,akan mengakibatkan energi yang dihasilkan pada saat terjadi perpendekan panjang gelombang akan semakin besar.
Namun pada titik tertentu karena sistem panjang phonon (l) makin besar tatkala λ mengecil dan kecepatan ‘zat’ atau dalam arti frekuensi membesar,maka justru akan memperkecil energi yang dipancarkan.Bahkan mencapai nol.

Maka dengan faktor

λ(Ω/c^2 +l) v^2

peristiwa anomali air dapat dijelaskan,sebagai berikut:

tatkala suhu menurun maka perubahan volum menurun namun pada titik tertentu tatkala kecepatan dan sistem phonon mengecil maka akibatnya volume justru bertambah, hal ini terjadi pada ‘reverse point’ 4 derajat celcius.

Fenomena Air Mengejutkan Versi Fisika

 Air memiliki kemampuan untuk membasuh, menenangkan dan memelihara. Di sisi lain, air juga memiliki kekuatan brutal seperti saat tsunami.

Orang bijaksana China, Lao Tzu, sempat mengatakan, tak ada yang lebih lunak dan lebih lemah dari air namun tak ada yang lebih baik untuk menyerang benda keras dibanding air. Air mendominasi dua pertiga tubuh manusia dan menyelimuti tiga perempat Bumi yang membuatnya sangat misterius.

Di sisi lain, air akan sangat mengejutkan Anda, bahkan mampu mementahkan pemahaman ilmiah.

Beku

Orang logis pasti menganggap butuh waktu lebih lama bagi air panas untuk mencapai suhu nol deraja celcius dan membeku dibanding air dingin. Anehnya pada 1963, siswa SMA Tanzanian Erasto Mpemba menemukan, air panas lebih cepat beku dibanding air dingin dan tak seorang pun mengetahui mengapa begitu.

Salah satu kemungkinan yang ada adalah proses sirkulasi panas yang disebut konveksi. Dalam wadah air, ketika hangat naik ke atas mendorong air yang lebih dingin di bawahnya maka akan tercipta ‘hot pop’. Ilmuwan memperhitungkan, konveksi ini mampu mempercepat proses pendinginan dan segera mencapai titik beku.

Zat licin

Pemeriksaan ilmuwan satu setengah abad belum berhasil memecahkan mengapa permukaan es licin. Ilmuwan sepakat, lapisan tipis air cair di atas es beku menjadi penyebabnya. Hingga kini, tak ada konsensus mengapa es memiliki lapisan itu.

Teori menduga, lapisan ini muncul akibat ski atau terpeleset sehingga terjadi kontak dengan es yang kemudian meleleh. Lainnya menduga, lapisan cair ini ada akibat gerak inheren molekul permukaan. Namun faktanya, hingga kini, misteri ini belum terpecahkan.

Aquanut

Di Bumi, air mendidih menciptakan ribuan gelembung kecil. Di luar angkasa, air mendidih menciptakan satu gelembung besar. Dinamika fluida ini sangat rumit hingga fisikawan tak mengetahui apa yang terjadi pada air mendidih pada kondisi bergravitasi nol hingga eksperimen dilakukan pada 1992.

Fisikawan memutuskan, fenomena ini merupakan hasil ketiadaan dua fenomena yang disebabkan gravitasi, yakni konveksi dan daya pengapungan. Berikut videonya (http://www.youtube.com/watch?v=3GG9ApFyBms&feature=player_embedded)

Cairan melayang

Saat tetes air mendarat di permukaan yang lebih panas dari titik didih, air bisa bergerak cepat di permukaan jauh lebih lama dari dugaan. Efek yang disebut leidenfrost ini terjadi saat lapisan terbawah air menguap dan molekul gas air di lapisan itu tak punya tujuan. Akibatnya, sisa tetes air tak jatuh di permukaan panci panas. Berikut videonya (http://www.youtube.com/watch?v=RHhAgzIVHvo&feature=player_embedded).

Selaput gila

Terkadang, air tampak menolak hukum fisika. Kekuatan tensi permukaan yang membuat lapisan terluar badan air berlaku seperti selaput fleksibel. Tensi permukaan muncul akibat ikatan molekul air saling merenggang. Karenanya, molekul mengalami tarikan ke dalam dari molekul di bawahnya.

Air akan menyatu hingga ada tenaga meruntuhkan ikatan lemah itu. Misalnya, pada klip kertas yang tetap berada di atas air meski besi lebih padat dari air dan seharusnya tenggelam, tensi permukaan mencegahnya.

Salju Mendidih

Saat terdapat gradien suhu besar, sebuah efek mengejutkan akan terjadi. Jika air mendidih bersuhu 100C disiram ke udara yang bersuhu -34C, maka air berubah menjadi salju dan terbang. Hal ini terjadi karena udara dingin ekstrim sangat padat dan tak siap merilis uap air.

Di sisi lain, air mendidih siap merilis uap. Saat air dilempar ke udara, udara terpecah menjadi tetesan dan disinilah letak masalahnya. Banyaknya uap yang melebihi batas udara membuat ‘partisipan’ berubah menjadi partikel mikroskopik di udara dan menciptakan salju. Berikut videonya (http://www.youtube.com/watch?v=ZGjwe-BCfms&feature=player_embedded).

Ruang Kosong

Bentuk padat tiap zat pasti lebih padat dari bentuk cairnya namun hal ini tak berlaku bagi air. Saat air membeku, volumenya meningkat 8%. Perilaku aneh ini membuat bongkahan es bisa mengambang. Serupa benda solid lain, perbedaan yang ada adalah struktur heksagonal kristal es yang menyisakan banyak ruang kosong yang membuat es tak padat.

Tak Ada Duanya

Dalam sejarah salju, tiap struktur cantik ini sangat unik. Alasannya, kepingan salju berawal dari prisma heksagonal sederhana. Kepingan salju turun dipengaruhi suhu, tingkat kelembaban dan tekanan udara yang membuatnya tak pernah ada yang kembar. Menariknya, kepingan salju selalu tumbuh dengan sinkronisasi sempurna.

Asal Usul Air

Asal usul yang menyelimuti 70% permukaan Bumi masih menjadi misteri bagi ilmuwan. Menurut ilmuwan, air yang ada di Bumi 4,5 miliar tahun silam menguap akibat panasnya matahari muda. Artinya, air di Bumi saat ini bukan berasal dari Bumi itu sendiri.

Terdapat teori, 4 miliar tahun silam di masa Late Heavy Bombardment, terdapat benda masif menghantam Bumi dan benda ini berisi air. Selain itu, terdapat teori komet menjadi ‘dalang’ pemberi air bagi planet hunian manusia ini.

Kini muncul masalah baru, air yang ada menguap dari komet utama (Halley, Hyakutake, dan Hale-Bopp) memiliki jenis yang berbeda dari H2O Bumi yang menunjukkan, komet ini bisa jadi bukan sumber semua air yang ada.

Act077

download

Act077

Act077

Act077