Sekilas Kembali ke Sejarah
Sekilas kembali ke sejarah. Seperti halnya semua disiplin ilmu dasar ilmiah dan teknik, asal-usul mereka hanya tampak samar-samar melalui kabut zaman kuno. Namun, kita tahu bahwa minat terhadap perilaku fluida sudah ada sejak peradaban kuno. Melalui kebutuhan, ada kekhawatiran praktis tentang bagaimana tombak dan anak panah bisa ditembakkan melalui udara, dalam pengembangan sistem pasokan air dan irigasi, dan dalam desain perahu dan kapal. Pengembangan-pengembangan ini, tentu saja, didasarkan pada prosedur uji coba tanpa pengetahuan tentang matematika atau mekanika. Namun, akumulasi pengetahuan empiris semacam itu membentuk dasar untuk pengembangan lebih lanjut selama munculnya peradaban Yunani kuno dan kemunculan Kekaisaran Romawi. Beberapa tulisan terawal yang berkaitan dengan mekanika fluida modern adalah karya-karya dari Archimedes 1287–212 SM, seorang matematikawan dan penemu Yunani yang pertama kali menyatakan prinsip-prinsip hidrostatika dan flotasi. Sistem pasokan air yang rumit dibangun oleh orang Romawi selama periode dari abad ke-4 SM hingga awal periode Kristen, dan Sextus Julius Frontinus 1Masehi 40–1032, seorang insinyur Romawi, menggambarkan sistem-sistem ini secara rinci. Namun, selama 1000 tahun berikutnya selama Abad Pertengahan 1juga disebut sebagai Abad Gelap2, tampaknya sedikit yang ditambahkan untuk pemahaman lebih lanjut tentang perilaku fluida.
Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1.11, mulai dari periode Renaissance 1sekitar abad ke-152, serangkaian kontribusi yang cukup kontinu dimulai yang membentuk dasar dari apa yang kita anggap sebagai ilmu mekanika fluida. Leonardo da Vinci 1tahun 1452–15192 menggambarkan melalui sketsa dan tulisannya banyak fenomena aliran yang berbeda. Karya Galileo Galilei 1tahun 1564–16422 menandai awal mekanika eksperimental. Setelah periode awal Renaissance dan selama abad ketujuh belas dan kedelapan belas, banyak kontribusi signifikan yang dibuat. Ini termasuk kemajuan teoretis dan matematika yang terkait dengan nama-nama terkenal seperti Newton, Bernoulli, Euler, dan d’Alembert. Aspek eksperimental dari mekanika fluida juga maju selama periode ini, tetapi sayangnya dua pendekatan yang berbeda, teoritis dan eksperimental, berkembang di jalur yang terpisah. Hidrodinamika adalah istilah yang terkait dengan studi teoritis atau matematis tentang perilaku fluida ideal, tanpa gesekan, dengan istilah hidrolika digunakan untuk menggambarkan aspek terapan atau eksperimental dari perilaku fluida nyata, khususnya perilaku air. Kontribusi dan penyempurnaan lebih lanjut dilakukan baik pada hidrodinamika teoritis maupun hidrolika eksperimental selama abad kesembilan belas, dengan persamaan diferensial umum yang menggambarkan gerakan fluida yang digunakan dalam mekanika fluida modern dikembangkan dalam periode ini. Hidrolika eksperimental menjadi lebih seperti ilmu, dan banyak hasil eksperimen yang dilakukan selama abad kesembilan belas masih digunakan hingga saat ini.
Pada awal abad kedua puluh, kedua bidang hidrodinamika teoritis dan hidrolika eksperimental sudah sangat berkembang, dan upaya dilakukan untuk menyatukan keduanya. Pada tahun 1904, sebuah makalah klasik disampaikan oleh seorang profesor Jerman, Ludwig Prandtl 1tahun 1875–19532, yang memperkenalkan konsep “lapisan batas fluida,” yang membentuk dasar penyatuan aspek teoritis dan eksperimental dari mekanika fluida. Ide Prandtl adalah bahwa untuk aliran di dekat permukaan solid, terdapat sebuah “lapisan batas” di mana perubahan signifikan dalam kecepatan aliran terjadi. Prandtl menunjukkan bahwa dalam lapisan batas, efek viscous menjadi dominan dibandingkan dengan efek inersia. Konsep lapisan batas Prandtl memungkinkan pengembangan model matematis yang lebih akurat untuk menggambarkan aliran fluida, yang memiliki signifikansi besar dalam pemecahan berbagai masalah teknik dan rekayasa. Prandtl juga memperkenalkan konsep profil aliran dan teori ketebalan momentum, yang mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang aliran fluida di sekitar benda padat dan konsep pengontrolan boundary layer. Karya Prandtl membuka jalan bagi perkembangan mekanika fluida modern, dengan integrasi yang lebih baik antara teori dan eksperimen serta pemahaman yang lebih mendalam tentang aliran fluida di berbagai kondisi.
Perbatasan solid-fluida, sebuah lapisan fluida tipis (lapisan batas) berkembang di mana gesekan sangat penting, tetapi di luar lapisan ini fluida berperilaku sangat mirip dengan fluida bebas gesekan. Konsep yang relatif sederhana ini memberikan dorongan yang diperlukan untuk menyelesaikan konflik antara ahli hidrodinamika dan ahli hidrolika. Prandtl umumnya diterima sebagai pendiri mekanika fluida modern.
Selain itu, selama dekade pertama abad ke-20, penerbangan bertenaga pertama kali berhasil ditunjukkan dengan minat yang meningkat secara drastis dalam aerodinamika. Karena desain pesawat membutuhkan pemahaman tentang aliran fluida dan kemampuan untuk membuat prediksi yang akurat tentang efek aliran udara pada benda, bidang aerodinamika memberikan stimulus besar bagi banyak perkembangan cepat dalam mekanika fluida yang terjadi selama abad ke-20.
Ketika kita melanjutkan studi tentang dasar-dasar mekanika fluida, kita akan terus mencatat kontribusi banyak tokoh utama dalam bidang ini. Tabel 1.9 memberikan urutan waktu dari beberapa tokoh yang signifikan dalam sejarah mekanika fluida.
Tabel 1.9 menampilkan beberapa kontributor yang signifikan dalam sejarah mekanika fluida dan mengungkapkan perjalanan panjang yang membentuk sejarah mekanika fluida. Daftar ini tentu saja tidak lengkap mengenai semua kontributor masa lalu tetapi mencakup orang-orang yang disebutkan dalam teks ini. Ketika disebutkan dalam bab-bab berikutnya tentang berbagai individu yang terdaftar dalam Tabel 1.9, sekilas melihat tabel ini akan mengungkap di mana mereka berada dalam rantai sejarah.
Tentu saja, tidak mungkin merangkum sejarah mekanika fluida yang kaya dalam beberapa paragraf. Hanya sekilas singkat yang disediakan, dan kami berharap ini akan membangkitkan minat Anda. Referensi 2 hingga 5 adalah titik awal yang baik untuk studi lebih lanjut, dan khususnya Ref. 2 memberikan sejarah yang sangat baik, luas, dan mudah dibaca. Cobalah membacanya—Anda bahkan mungkin menikmatinya!
Baca juga: Ringkasan Bab dan Panduan Belajar