Exploring Students Potential and Creativity Through Science Exploration with Water Rockets and a Stunning Interactive Approach
Nailinnajah, Masnal Khamal Septiana, Melinda Triwardani, Nur Fadilla Aulia Luthfi
Universitas Sebelas Maret nailinnajah03@student.uns.ac.id
Article History accepted 25/6/2024 approved 25/7/2024 published 31/7/2024

## Abstract
A water rocket is an educational game that requires propulsion in the form of air and water pressure. In water rockets, the air of a room will press in all directions and water flows towards lower pressure. The purpose of this research is to analyze the effect of different elevation angles and water volume on the farthest distance of parabolic motion of water rockets. This research uses an experimental study  method  conducted  by  2nd  semester  students  of  PSDKU  PGSD  Kebumen.  Data  collection techniques  using  practicum  and  documentation.  Data  analysis  techniques  were  carried  out  with water rocket experiments 3 times. The experimental results showed that: 1) To produce the farthest distance traveled, the water rocket uses an elevation angle of 60 ° with a fixed water volume of 400 ml. 2) The farthest distance using a volume of 600 ml with a fixed elevation angle of 45°. The results of this study can be used as student materials for science exploration and interactive approaches so as to explore the potential and creativity of students.
Keywords: water rocket, experiment, science exploration, student creativity

## Abstrak
Roket air merupakan permainan edukatif yang memerlukan pendorong berupa tekanan udara dan air.  Pada  roket  air,  udara  suatu ruangan  akan  menekan  ke  segala  arah  dan  air  mengalir  menuju tekanan  yang  lebih  rendah.  Tujuan  penelitian  ini  menganalisis  pengaruh  ketinggian  sudut elevasi dan volume air berbeda terhadap jarak terjauh gerak parabola roket air. Penelitian ini menggunakan metode  studi  eksperimen  yang  dilakukan  oleh  mahasiswa  semester  2  PSDKU  PGSD  Kebumen. Teknik pengumpulan data menggunakan praktikum dan dokumentasi. Teknik analisis data dilakukan dengan  percobaan  roket  air  sebanyak  3  kali.  Hasil  eksperimen  menunjukkan  bahwa:  1)  Untuk menghasilkan jarak tempuh terjauh, roket air menggunakan sudut elevasi 60°  dengan volume air tetap 400 ml. 2) Jarak tempuh terjauh menggunakan volume 600 ml dengan sudut elevasi tetap 45°. Hasil  penelitian  ini  dapat  digunakan  sebagai  bahan  mahasiswa  untuk  eksplorasi  sains  dan pendekatan interaktif sehingga dapat menggali potensi serta kreativitas mahasiswa.
Kata kunci: roket air, eksperimen, eksplorasi sains , kreativitas mahasiswa
Social, Humanities, and Education Studies (SHEs): Conference Series https://jurnal.uns.ac.id/shes p-ISSN 2620-9284 e-ISSN 2620-9292
SHEs: Conference Series 7 (3) (2024) 1237-1242

## PENDAHULUAN
Berbagai  kemajuan  teknologi  yang  telah  tercapai  selama  ini  merupakan  hasil pengembangan fenomena-fenomena fisika sederhana, salah satunya ialah roket. Roket merupakan  kajian  astrofisika  yang  selalu  menarik  untuk  dikulik  dan  dibahas. Pengembangan roket ruang angkasa diawali dengan pendekatan roket-roket sederhana yang  telah  dikembangkan  sebelumnya,  seperti  roket  air.  Roket  air  adalah  roket  yang berbahan  bakar  atau  lebih  tepatnya  berbahan  pendorong  air  dan  udara  yang bertekanan. Menurut Sari, dkk. (2023) Roket air merupakan salah satu jenis roket yang menggunakan  air  sebagai  bahan  bakarnya.  Wahana  tekan  yang  berfungsi  sebagai mesin  roket  biasanya  terbuat  dari  botol  plastik.  Air  dipaksa  atau  ditekan  keluar  oleh udara  yang  bertekanan  atau  udara  yang  telah  terkompresi  (Sari,  dkk.,  2023).  Seperti yang kita ketahui, bahwa udara dalam suatu ruangan akan menekan ke segala arah dan akan mengalir menuju tekanan yang lebih rendah. Dengan dasar tersebut, jika botol diisi dengan  udara  dengan  tekanan  tertentu  maka  udara  dalam  botol  akan  menekan  ke segala arah dan jika botol dilubangi pada suatu titik maka udara akan keluar dari lubang tersebut  dan  akan  dapat  menyebabkan  gaya  yang  berlawanan  arah  dari  keluarnya udara. Perubahan dari momentum pada lubang pengeluaran sama dengan perubahan momentum  yang  dialami  roket,  jadi  air  dan  udara  keluar  dari  dalam  botol  terdorong berlawanan arah dari keluarnya air dan udara (Novian, 2019: 2).
Di  tengah  gempuran  teknologi  dan  permainan  modern,  permainan  tradisional seperti  roket  air  masih  digemari  oleh  mahasiswa  sebagai  bahan  atau  media  untuk eksplorasi sains dan pendekatan yang interaktif sehingga dapat menggali potensi serta kreativitas mahasiswa. Roket air menjadi wadah bagi mahasiswa untuk berkreasi dan belajar. Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat roket air mudah ditemukan dan harga yang terjangkau. Roket air dapat dibuat dari barang-barang bekas seperti botol plastik  bekas, nozzle dari  dop  sepeda  motor,  plastik  mika,  dan  pompa  sepeda  yang mudah kita dapatkan dimana barang-barang tersebut dirancang sedemikian rupa untuk membentuk  roket  air.  Di  balik  kesederhanaannya,  roket  air  menyimpan  banyak  ilmu pengetahuan.  Roket  air  bagi  mahasiswa  sebagai  media  belajar  tentang  konsep  gaya dorong, tekanan udara, dan gravitasi melalui permainan ini. Prinsip dasar penggunaan roket air ialah dengan mengeluarkan sejumlah volume air dari nozzle roket yang juga diartikan  perbedaan  tekanan  udara  sebagai  suplai  energi  untuk  roket  (Nelson  dalam Haryani, dkk., 2016). Roket air juga merupakan salah satu penerapan prinsip dari hukum Newton  III  dan  gerak  parabola.  Apabila  roket  diterbangkan  dan  membentuk  sebuah gerak parabola, gerak tersebut akan membentuk sudut tertentu. Sudut yang terbentuk dari gerak parabola ini disebut dengan sudut elevasi. Sudut elevasi didefinisikan sebagai sudut antara bidang horizontal dan garis miring dari mata pengamat ke suatu objek di atas matanya. Sudut elevasi dibentuk dengan sedemikian rupa sehingga berada di atas pengamat (Pamungkas, dkk., 2024).
Pembuatan roket air membutuhkan analisis mendalam untuk menghasilkan jarak tempuh terjauh. Hal ini tergantung pada variabel yang digunakan sebagai asumsi dalam percobaan  (Fatimah,  dkk.,  2018).  Dalam  percobaan  kali  ini  adalah  menggunakan variabel berupa sudut elevasi dan volume air. Volume air dalam roket air memiliki peran penting  dalam  menentukan  kinerja  roket,  khususnya  dalam  mencapai  ketinggian maksimum. Semakin banyak variabel yang digunakan, maka akan semakin kompleks dalam  menganalisis  data,  dan  akan  menghasilkan  temuan  yang  lebih  bervariasi. Berdasarkan  latar  belakang  di  atas  maka  penulis  membuat  rumusan  masalah  dalam artikel ini adalah sebagai berikut, 1) Bagaimana pengaruh sudut elevasi terhadap jarak tempuh pada roket air; 2) Bagaimana pengaruh volume air terhadap jarak tempuh pada roket  air.  Maka  dari  itu,  kegiatan  praktikum  roket  air  ini  bertujuan  untuk  mengetahui
adanya  pengaruh  sudut  elevasi  dan  volume  air  sehingga  menghasilkan  jarak  tempuh terjauh pada roket.

## METODE
Metode penelitian yang digunakan berupa studi eksperimen. Metode eksperimen menurut  Khaeriyah  (2018)  merupakan  cara  penyajian  bahan  pelajaran  dimana  siswa melakukan  percobaan  dengan  mengalami  untuk  membuktikan  sendiri  sesuatu pertanyaan  atau  hipotesis  yang  dipelajari.  Penelitian  ini  merupakan  jenis  penelitian kuantitatif. Menurut Sugiyono (Nugroho, 2018) menjelaskan bahwa penelitian kuantitatif adalah penelitian dengan memperoleh data yang berbentuk angka atau data kualitatif yang diangkakan. Lokasi penelitian dilakukan di depan Aula Kampus PGSD Kebumen pada  tanggal  2  Mei  2024.  Subjek  dalam  penelitian  ini  adalah  mahasiswa  semester  2 PSDKU PGSD Kebumen yang setiap kelompoknya terdiri dari 4-5 mahasiswa. Teknik pengumpulan  data  menggunakan  praktikum  dan  dokumentasi.  Teknik  analisis  data dilakukan dengan percobaan roket air yang dipompa sebanyak 11 kali. Percobaan yang dilakukan pada praktikum roket air sebanyak 3 kali dengan sudut elevasi dan volume air yang  berbeda.  Roket  air  meluncur  dan  jatuh  ke  tanah,  jarak  luncur  roket  air  diukur menggunakan  meteran.  Jarak  tempuh  terjauh  roket  air  dianalisis  berdasarkan perbedaan sudut elevasi dan volume air yang berbeda. Berikut adalah skema percobaan dalam praktikum ini.

## Gambar 1. Skema Percobaan Roket Air

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Ketercapaian tujuan kegiatan praktikum secara umum sudah baik, hal ini dapat dilihat  dari  angket  hasil  responden  mahasiswa  terhadap  kegiatan  praktikum  secara keseluruhan. (Angket Penelitian Roket Air (google.com) , Berdasarkan angket penelitian yang  didapatkan  dari  32  responden,  dihasilkan  sebesar  93,8  %  praktikum  roket  air membantu  dalam  menggali  potensi  dan  kreativitas  mahasiswa.  Sebagian  besar mahasiswa  juga  mengungkapkan  bahwa  kegiatan  ini  cukup  menyenangkan,  karena mereka dapat lebih memahami konsep fisika melalui permainan roket air. Roket air adalah salah satu jenis roket yang menggunakan air sebagai bahan bakarnya dan  dalam  permainannya  juga  dipengaruhi  oleh  volume  air  dan  sudut  elevasi. Pembuatan roket air membutuhkan alat dan bahan yang sederhana. Bahan utama yang digunakan dalam pembuatan roket air adalah botol plastik. Agar roket air dapat meluncur dengan  baik,  volume  dan  sudut  elevasi  roket  air  harus  diperhatikan.  Prinsip  dasar penggunaan roket air ialah dengan mengeluarkan sejumlah volume air dari nozzle roket yang juga diartikan perbedaan tekanan udara sebagai suplai energi untuk roket (Nelson dalam Putra, 2023). Roket air merupakan suatu permainan yang menggunakan prinsip tekanan udara. Tekanan udara dalam roket dapat diartikan sebagai gaya dorong udara

## Social, Humanities, and Educational Studies
SHEs: Conference Series 7 (3) (2024) 1237-1242
yang  bekerja  pada  suatu  luasan  permukaan  di  dalam  roket.  Jika  dimanfaatkan  pada tekanan  tertentu  udara  mempunyai  energi  untuk  mendorong  sesuatu.  Maka  dari  itu tekanan dapat digambarkan sebagai gaya-gaya yang bekerja dalam roket. Saat roket belum  diluncurkan  tidak  ada  resultan  gaya  yang  bekerja  pada  roket  ( ΣF=O).  Setelah roket diluncurkan muncul resultan gaya, hal ini terjadi karena gaya dorong pada dinding bagian bawah roket berkurang.
Putra (2023) mengemukakan bahwa dalam asumsi gerak pada roket air terdapat empat  kelompok  yaitu:  fase  1  yaitu  jika  tabung  peluncur  digunakan,  maka  akibat perbedaan  tekanan  udara  didalam  botol  dengan  tekanan  atmosfir  dan  energi  akibat panjang tabung peluncur (t0 dihitung tepat saat roket lepas dari tabung), fase 2 yaitu air dikeluarkan  berperan  sebagai  bahan  bakar  roket,  memberikan  gaya  dorong  yang kemudian  mempercepat  roket, fase  3  yaitu  udara  yang  dikeluarkan  berperan  sebagai bahan  bakar  roket  setelah  air  di  dalam  roket  kosong,  memberikan  gaya  dorong  yang kemudian mempercepat roket, fase 4 yaitu roket tidak memiliki gaya dorong, kemudian melintas ketinggian maksimum, dan setelah itu jatuh ketanah. Menurut (Michael dalam Farudin,  2023)  pembuatan  sayap  roket  air  perlu  diperhatikan  beberapa  aspek,  yaitu semua  sirip  harus  sama  satu  sama  lain,  diposisikan  di  bagian  belakang  roket,  harus simetris di sekitar roket (setiap 120⁰ jika akan dibuat tiga sirip/sayap dan setiap 90⁰ jika akan dibuat empat sayap). Nose cone berbentuk kerucut dengan tujuan mempermudah badan  roket  melewati  gesekan  di  udara  dan  pergerakan  roket  di  udara  lebih aerodinamis. Berikut tabel hasil percobaan.
Tabel 1. Percobaan Sudut Elevasi No Tekanan Volume Air (ml) Sudut Elevasi (°) Jarak / Xmax (m) 1. 31 kali pompa 400 ml 30° 24,35 m 2. 31 kali pompa 400 ml 45° 31,56 m 3. 31 kali pompa 400 ml 60° 32,40 m Tabel 2. Percobaan Volume Air No Tekanan Volume Air (ml) Sudut Elevasi (°) Jarak / Xmax (m) 1. 31 kali pompa 300 ml 45° 14,28 m 2. 31 kali pompa 500 ml 45° 21,10 m 3. 31 kali pompa 600 ml 45° 22,60 m
Prinsip dasar penggunaan roket air ialah dengan mengeluarkan sejumlah volume air dari nozzle roket yang juga diartikan perbedaan tekanan udara sebagai suplai energi untuk  roket  (Nelson  dalam  Haryani,  dkk.,  2016).   Dimana  persamaan  gerak  parabola untuk jarak dan tinggi maksimum memiliki variabel-variabel 𝑣 0, θ, dan g dimana masing- masing  menyatakan  kecepatan  awal,  sudut  elevasi  dan  percepatan  gravitasi. Persamaan gerak parabola untuk jarak maksimum dirumuskan sebagai berikut.
Xmax = Vo2. sin 2 θ / g
Berdasarkan  data  hasil  praktikum,  terdapat  pengaruh  sudut  elevasi  terhadap jarak tempuh pada roket air. Pada praktikum roket air dilakukan dengan 2 kali percobaan yaitu melakukan percobaan sudut elevasi dan percobaan volume air. Pada percobaan sudut elevasi dilakukan dengan 31 kali pompa, volume air yang sama yaitu 400 ml, dan sudut  elevasi  yang  berbeda  yaitu  30°,  45°,  60°  sehingga  menghasilkan  jarak  (Xmax) 24,35 m, 31,56 m, dan 32,40 m. Lalu pada percobaan volume air dilakukan dengan 31 kali pompa, volume air yang berbeda yaitu 300 ml, 500 ml, 600 ml, dan sudut elevasi yang sama yaitu 45° sehingga menghasilkan jarak (Xmax) 14,28 m, 21,10 m, 22,60 m.
Pada percobaan pertama, dengan sudut elevasi 30° menghasilkan jarak (Xmax) 24,35 m. Pada percobaan kedua, dengan sudut elevasi 45° menghasilkan jarak (Xmax) 31,56 m. Pada percobaan ketiga, dengan sudut elevasi 60° menghasilkan jarak (Xmax) 32,40 m. Semakin besar sudut elevasi, semakin tinggi roket terbang sebelum jatuh, yang dapat meningkatkan jarak tempuh. Namun, sudut elevasi yang terlalu besar bisa mengurangi jarak tempuh karena kehilangan energi kinetik. Penelitian ini sejalan dengan Fahrudin, dkk. (2023) yang menyatakan dalam penelitiannya bahwa semakin besar sudut elevasi maka roket akan semakin menghadap ke atas yang menyebabkan jarak tempuh roket semakin jauh. Hal tersebut sesuai dengan dasar teori yang menyebutkan bahwa roket air menggunakan prinsip newton III, jika semakin besar gaya (aksi) diberikan, maka akan semakin besar reaksinya.
Terdapat  pengaruh  volume  air  terhadap  jarak  tempuh  pada  roket  air.  Pada percobaan  pertama,  dengan  volume  air  300  ml  menghasilkan  jarak  (Xmax)  14,28  m. Pada percobaan kedua, dengan volume air 500 ml menghasilkan jarak (Xmax) 21,10 m. Pada percobaan ketiga, dengan volume air 600 ml menghasilkan jarak (Xmax) 22,60 m. Semakin  besar  volume  air,  semakin  besar  gaya  dorong  yang  dihasilkan,  yang  dapat meningkatkan  jarak  tempuh.  Namun,  terlalu  banyak  volume  air  dapat  membuat  roket terlalu  berat  dan  mengurangi  ketinggian  maksimum  yang  dicapai,  membatasi  jarak tempuh.  Penelitian  ini  sejalan  dengan  Fahrudin,  dkk.  (2023)  yang  menyatakan  dalam penelitiannya  bahwa  semakin  banyak  air  yang diisikan  ke  dalam  roket maka  semakin jauh jarak luncurnya, karena air yang digunakan sebagai pendorong semakin banyak. Dari  percobaan  yang  sudah  dilakukan,  dapat  dilihat  bahwasanya  roket  dengan  sudut elevasi 60° dan volume air yang sama yaitu 400 ml mencapai jarak paling jauh daripada roket  dengan  sudut  elevasi  30°  dan  45°.  Hal  tersebut  juga  terjadi  pada  percobaan volume air. Roket dengan volume air 600 ml dan sudut elevasi 45° menghasilkan jarak paling jauh yaitu 22,60 m dari pada roket dengan volume air 300 ml dan 500 ml. Sudut  elevasi  dan  volume  air  memiliki  pengaruh  besar  terhadap  roket  air  khususnya pada  jarak  luncurnya.  Semakin  besar  sudut  elevasi  maka  roket  akan  semakin menghadap ke atas yang menyebabkan jarak tempuh roket semakin jauh.  Volume air juga berpengaruh terhadap jarak tempuh roket air, semakin banyak air yang diisikan ke dalam  roket  maka  semakin  jauh  jarak  luncurnya,  karena  air  yang  digunakan  sebagai pendorong semakin banyak. Hal tersebut sesuai dengan dasar teori yang menyebutkan bahwa  roket  air  menggunakan  prinsip  Newton  III,  jika  semakin  besar  gaya  (aksi) diberikan, maka akan semakin besar reaksinya (Farudin, dkk., 2023).
Berdasarkan  percobaan  yang  telah  dilakukan  oleh  mahasiswa  diharapkan mampu  memberikan  dampak  positif  guna  meningkatkan  kemampuan  berpikir  kreatif dalam pemecahan masalah menggunakan roket air.  Dengan demikian, eksplorasi sains dan pendekatan interaktif dapat menerapkan konsep roket air pada pembelajaran IPA secara  nyata  dengan  memperhatikan  masalah  yang  dialami.  Sehingga,  mahasiswa dapat  menjadi  generasi  penerus  dalam  bidang  pengembangan  sains  serta  dapat menjadi inovator yang siap menghadapi masa depan.

## SIMPULAN
Sebagian  besar  mahasiswa  mengungkapkan  bahwa  kegiatan  praktikum  ini menyenangkan  bagi  mereka.  Ketercapaian  tujuan  kegiatan  pelatihan  secara  umum sudah  baik,  hal  ini  dapat  dilihat  dari  angket  hasil  responden  mahasiswa  terhadap kegiatan praktikum secara keseluruhan. Mahasiswa dapat memahami konsep tentang fisika melalui analisis permainan gerak roket air. Permainan gerak roket air dipengaruhi oleh sudut elevasi dan volume air khususnya pada jarak luncurnya. Berdasarkan pada hasil penelitian di atas bahwa semakin besar sudut elevasi maka roket akan semakin menghadap ke atas yang menyebabkan jarak tempuh roket semakin jauh dan semakin banyak volume air yang digunakan pada peluncuran roket air dapat menyebabkan jarak tempuh  roket  yang  jauh.  Hal  tersebut  sesuai  dengan  dasar  teori  yang  menyebutkan
bahwa  roket  air  menggunakan  prinsip  Newton  III,  yang  menyatakan  bahwa  semakin besar  gaya  (aksi)  diberikan,  maka  akan  semakin  besar  reaksinya.  Hasil  penelitian  ini dapat  digunakan  sebagai  bahan  mahasiswa  untuk  eksplorasi  sains  dan  pendekatan interaktif  sehingga  dapat  menggali  potensi,  kreativitas  mahasiswa,  serta  harapannya dapat  mempersiapkan  mahasiswa  menjadi  individu  yang  terampil  di  masa  depan. Adapun  saran  bagi  penelitian  selanjutnya  yaitu  memperbesar  sudut  elevasi  dan memperbanyak  volume  air  yang  digunakan  pada  botol  roket  air  dalam  proses peluncuran roket agar menghasilkan jarak tempuh roket yang semakin jauh.

## DAFTAR PUSTAKA
Farudin, F. W., Rusydi, F. M., & Ashirwada, P. N. Y. (2023). Movement Analysis of Water Rocket  Game  as  Supporting  Motivation  and  Problem  Solving  Skills  of Elementary Students. In Social, Humanities, and Educational Studies (SHES): Conference Series , 6(3), 314 – 319. https://doi.org/10.20961/shes.v6i3.82363 Fatimah,  S.,  Widodo,  R.  D.,  &  Rahman,  R.  A.  (2018).  Construction  of  Water  Rocket Game Props for Science Learning in Primary Schools. JPI (Jurnal Pendidikan Indonesia) , 7 (2), 86-91. https://doi.org/10.23887/jpi-undiksha.v7i2.11721
Haryani, F. F., Amaliah, R., Fitrasari, D., & Viridi, S. (2016). Konsep fisika dalam gerak permainan roket air . In Prosiding SNPS (Seminar Nasional Pendidikan Sains) , 3, 245-254. oai:ojs.jurnal.fkip.uns.ac.id:article/9843
Khaeriyah,  E.,  Aip,  S.,  &  Riri,  K.  (2018).  Penerapan  Metode  Eksperimen Dalam     Pembelajaran  Sains  Untuk  Meningkatkan  Kemampuan  Kognitif  Anak
Usia Dini. AWLADY: Jurnal Pendidikan Anak , 4 (2), 106.
https://doi.org/10.24235/awlady.v4i2.3155
Novian, S. (2019). Perancangan Alat Pemotong Kertas untuk Sayap dan Moncong Roket Air Tugas Akhir Bidang Manufaktur Fakultas Teknik Umum. Malang: Universitas Muhammadiyah Malang.
Nugroho, U. (2018). Metodologi Penelitian Kuantitatif Pendidikan Jasmani . Purwodadi: CV. Sarnu Untung.
Putra, A. (2023). Pengembangan Manual Book Roket Air Sebagai Implementasi Materi Hukum Newton III ( Doctoral dissertation, UIN Fatmawati Soekarno Bengkulu ). http://repository.uinfasbengkulu.ac.id/id/eprint/77
Pamungkas, B. T., Rahmah, A., Ramadhani, E. L., Ulfa, F., Zahara, H., & Panggabean, E. M. (2024). Menggunakan Konsep Trigonometri Untuk Mengukur Tinggi Tiang Bendera Dengan Alat Meteran Yang Mudah Dan Praktis. EduCurio: Education
Curiosity , 2 (3), 370-375.
https://qjurnal.my.id/index.php/educurio/article/view/850
Sari,  T.  P.,  Issafira,  R.  D.,  Saputro,  W.,  Faizin,  A.  K.,  &  Hasan,  N.  (2023).  Pelatihan Rancang Bangun Roket Air Kepada Siswa SMAN 8 Malang. Jurnal Abdimesin ,
3 (1), 47-53. https://sg.docworkspace.com/d/sICTnnvVa7e2RtQY?sa=cl