Bidang Kecepatan
Bidang kecepatan. Secara umum, fluida mengalir. Artinya, ada pergerakan bersih dari molekul satu titik di ruang ke titik lainnya sebagai fungsi waktu. Seperti yang dibahas di Bab 1, sebuah bagian tipikal dari fluida mengandung begitu banyak molekul sehingga menjadi sangat tidak realistis (kecuali dalam kasus khusus) bagi kita untuk mencoba menghitung gerakan molekul individual. Sebaliknya, kita menggunakan hipotesis kontinuum dan menganggap fluida terdiri dari partikel fluida yang berinteraksi satu sama lain dan dengan lingkungannya. Setiap partikel mengandung banyak molekul. Dengan demikian, kita dapat menggambarkan aliran fluida dalam hal gerakan partikel fluida daripada molekul individu. Gerakan ini dapat dijelaskan dalam hal kecepatan dan percepatan partikel fluida.
Partikel infinitesimal dari sebuah fluida terkumpul rapat bersama-sama (seperti yang diimplikasikan oleh asumsi kontinuum). Dengan demikian, pada saat tertentu, deskripsi dari setiap sifat fluida (seperti kerapatan
tekanan, kecepatan, dan percepatan) dapat dinyatakan sebagai fungsi lokasi fluida. Representasi parameter fluida sebagai fungsi koordinat spasial disebut representasi lapangan aliran. Tentu saja, representasi lapangan spesifik dapat berbeda pada waktu yang berbeda, sehingga untuk menggambarkan aliran fluida kita harus menentukan berbagai parameter bukan hanya sebagai fungsi koordinat spasial (misalnya, x, y, z) tetapi juga sebagai fungsi waktu, t. Dengan demikian, untuk sepenuhnya menentukan suhu, T, di sebuah ruangan kita harus menentukan lapangan suhu, T = T(x, y, z, t), di seluruh ruangan (dari lantai ke langit-langit dan dari dinding ke dinding) pada setiap waktu siang atau malam.
Ditunjukkan dalam gambar di margin adalah salah satu variabel fluida yang paling penting, yaitu medan kecepatan.
dimana u, v, dan w adalah komponen-komponen x, y, dan z dari vektor kecepatan. Menurut definisi, kecepatan sebuah partikel adalah laju perubahan waktu dari vektor posisi untuk partikel tersebut. Seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 4.1, posisi partikel A relatif terhadap sistem koordinat diberikan oleh vektor posisinya, rA, yang (jika partikel bergerak) merupakan fungsi dari waktu. Turunan waktu dari posisi ini memberikan kecepatan partikel, drA/dt = VA. Dengan menuliskan kecepatan untuk semua partikel, kita dapat memperoleh deskripsi lapangan dari vektor kecepatan V = V(x, y, z, t).
Karena kecepatan adalah sebuah vektor, ia memiliki arah dan magnitudo. Magnitudo dari V, yang dilambangkan dengan V = |V| = √(u^2 + v^2 + w^2)1/2, adalah kecepatan fluida. (Sangat umum dalam situasi praktis untuk menyebut V sebagai kecepatan daripada kecepatan, misalnya, "kecepatan fluida adalah 12 m/s.") Seperti yang dibahas dalam bagian berikutnya, perubahan dalam kecepatan menghasilkan percepatan. Percepatan ini dapat disebabkan oleh perubahan dalam kecepatan dan/atau arah.
