Sebelum kita membahas statika fluida, coba kita pahami kembali mengenai fluida. Fluida adalah zat alir, yaitu zat yang dalam keadaan biasa dapat mengalir. Salah satu ciri fluida adalah kenyataan bahwa jarak antar molekulnya tidak tetap, bergantung pada waktu. Ini disebabkan oleh lemahnya ikatan antara molekul (gaya kohesi).Mekanika fluida adalah ilmu yang mempelajari semua fluida baik dalam keadaan statis maupun dinamis, serta akibat interaksi dengan media batasnya (dengan zat padat maupun dengan fluida yang lainnya). Mekanika fluida adalah cabang dari mekanika kontinum yang mempelajari hubungan antara gaya, gerak dan kondisi statis pada suatu material.
Seperti kebanyakan disipilin ilmu lainnya, mekanika fluida mempunyai sejarah panjang dalam pencapaian hasil-hasil pokok hingga menuju ke era modern seperti sekarang ini. Mekanika fluida berkembang sejalan dengan perjalanan perkembangan peradaban manusia. Banyak aspek kehidupan manusia yang terkait dengan mekanika fluida, seperti transportasi, industri, aerodinamik bangunan, mesin-mesin fluida, dan kesehatan.
Pada masa prasejarah, kebudayaan-kebudayaan kuno sudah memiliki pengetahuan yang cukup untuk memecahkan persoalan-persoalan aliran tertentu. Sebagai contoh perahu layar yang sudah dilengkapi dengan dayung dan sistem pengairan untuk pertanian sudah dikenal pada masa itu. Pada abad ketiga sebelum Masehi, Archimedes dan Hero dari Iskandariah, memperkenalkan hukum jajaran genjang untuk penjumlahan vektor. Selanjutnya Archimedes (285-212 SM) merumuskan hukum apung dan menerapkannya pada benda-benda terapung atau melayang, dan juga memperkenalkan bentuk kalkulus differensial sebagai dasar dari model analisisnya.
Sejak awal Masehi sampai zaman Renaissance telah terjadi perbaikan dalam rancangan sistem-sistem aliran seperti: kapal, saluran, dan talang air. Akan tetapi tidak ada bukti-bukti adanya perbaikan yang mendasar dalam analisis alirannya. Akhirnya kemudian Leonardo da Vinci (1452-1519) menjabarkan persamaan kekekalan massa dalam aliran tunak satu-dimensi. Leonardo da Vinci adalah ahli ekspremen yang ulung, dan catatan-catatannya berisi deskripsi mengenai gelombang, jet atau semburan, loncatan hidraulik, pembentukan pusaran dan rancangan-rancangan seretan-rendah (bergaris-alir) serta seretan-tinggi (parasut). Galileo (1564-1642) memperkenalkan beberapa hukum tentang ilmu mekanika. Seorang Perancis Edme Moriotte (1642-1684) membangun terowongan angin yang pertama dan menguji model-model di dalam eksperimenya.
Soal-soal mengenai permasalahan momentum fluida akhirnya dapat dianalisis oleh Isaac Newton (1642-1727) setelah memperkenalkan hukum-hukum gerak dan hukum kekentalan untuk fluida linear yang sekarang dinamakan fluida Newton. Teori itu mula-mula didasarkan pada asumsi fluida ideal (sempurna) dan tanpa gesekan dan para ahli matematikawan abad kedelapan belas seperti: Daniel Bernoulli dan Leonhard Euler (Swiss), Clairaut dan D’Alembert (Perancis), Joseph-Louis Lagrange (1736-1813), Pierre-Simon Laplace (1749-1827), dan Gerstner (1756-1832), mengembangkan ilmu matematika untuk mekanika fluida (Hidrodinamika) dan banyak menghasilkan penyelesaian-penyelesaian dari soal-soal aliran tanpa gesekan. Sedangkan Euler mengembangkan persamaan gerak diferensial dan bentuk integralnya yang sekarang disebut persamaan Bernoulli. D’Alembert memakai persamaan ini untuk menampilkan paradoksnya bahwa suatu benda yang terbenam di dalam fluida tanpa gesekan mempunyai seretan nol, sedangkan Gerstner memakai persamaan Bernoulli untuk menganalisis gelombang permukaan.
Para ahli teknik mulai menolak teori yang sama sekali tidak realistik dan mulai mengembangkan hidraulika yang bertumpu pada ekperimen. Ahli-ahli eksperimen seperti Pitot, Chezy, Borda, Bossut, Coulomb (1736-1806), Weber (1804-1891), Francis (1815-1892), Russel (1808-1882), Hagen (1797-1889), Frenchman Poiseuille (1799-1869), Frenchman Darcy (1803-1858), Manning (1816-1897), Bazin (1829-1917) dan Saxon Weisbach (1806-1871) banyak menghasilkan data tentang beraneka ragam aliran seperti saluran terbuka, hambatan kapal, aliran melalui pipa, gelombang, dan turbin.
Pada akhir abad kesembilan belas hidraulika eksperimental dan hidrodinamika teoritis mulai dipadukan. William Froude (1810-1879) dan putranya, Robert (1842-1924) mengembangkan hukum-hukum pengujian model, Lord Rayleigh (1842-1919) mengusulkan metode analisis dimensional, dan Osborne Reynolds (1842-1912) memperkenalkan bilangan Reynolds takberdimensi yang diambil dari namanya sendiri. Sementara itu, sejak Navier (1785-1836) dan Stokes (1819-1903) menambahkan suku-suku kental newton pada persamaan gerak dan dikenal dengan persamaan Navier-Stokes yang belum dapat digunakan untuk aliran sembarang. Selanjutnya pada tahun 1904 setelah seorang insinyur Jerman Ludwig Prandtl (1875-1953) menerbitkan makalah yang paling penting yang pernah ditulis orang di bidang mekanika fluida yaitu bahwa aliran fluida yang kekentalannya rendah seperti aliran air atau aliran udara dapat dipilah menjadi suatu lapisan kental (lapisan batas) di dekat permukaan zat padat dan antar muka dan lapisan luar yang hampir encer yang memenuhi persamaan Euler dan Bernoulli. Teori lapis batas ternyata merupakan salah satu alat yang paling penting dalam analisis-analisis aliran modern disamping teori yang dikembangkan oleh Theodore von Karman (1881-1963) dan Sir Geofrey I. Taylor (1886-1975).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar