Mekanika fluida
-
Upload
amelia-dwipuspita -
Category
Documents
-
view
101 -
download
1
Transcript of Mekanika fluida
Mekanika fluida sudah dipelajari sejak 200 SM dimulai dari Archimedes (287-212 SM) dengan menetapkan prinsip dasar gaya apung dan peristiwa benda mengapung di air,lalu Galileo Galilei (1564-1642) melakukan berbagai eksperimen hidrolika dan melakukan banyak revisi dari archimedes.Blaise Pascal, tentang prinsip-prinsp barometer, dan mesin tekan hidrolik. Isaac Newton, meneliti aspek fluida dan gesekan, inersia fluida dan gelombang. dan ahli lainya misalnya Bernouli, Batista Venturi, Henri Navier, Lewis ferry Moody sampai Heinrich Blasius seoarang murid Ludwig Prandtl yang menunjukkan bahwa hambatan pipa berhubungan dengan bilangan reynold. perkembangan mekanika begitu besar, karena itu dasar-dasar untuk mekanika fluida perlu dipahami lebih jelas lagi agar tidak salah pengertian bila mau menuruskan karya diantara orang-orang tersebut.
Pengertian dasar Mekanika Fluida,
dapat kita artikan sebagai ilmu yang mempelajari fluida baik pada kondisi diam, bergerak maupun linkungan yang membatasinya. dlihat dari pengertian diatas, hukum dasar untuk menganalisa fluida adalah(1) fluid statics (fluids dalam kondisi diam),(2) momentum and energy analyses (fluids dalam kondisi bergerak),(3) viscous effects and all sections considering pressure forces(pengaruh fluida pada kondisi batas. Macroscopic Point of View dalam memahami konsep aliran fluida yang dibahas disini adalah pandangan secara machroscopic, sehingga fluida dianggap sebagai satu kesatuan yang solid tanpa melihat kondisi fluida secara micro.
1. Persamaan Dasar Flow Dynamic- Energy Equation (The Fist Law of Thermodynamics)- Continuity Equation- Equation of Motion
Persamaan energyq + w = du + d(p * v) + d(V^2 / 2/ g) + d(h)dengan , q : Heat added per mass of flowing fluidw : Work added per mass of flowing fluidu: Internal Energyp: Static Pressurev: Specific VolumeV: Fluid Velocityh : Elevation Head
Persamaan Kontinuitas W / A = V / vdengan, W: Mass flow rate, kg/secv: Specific volume, m3/kgV: Fluid velocity, m/secA: Flow path area, m2
persamaan gerak, equation of motion
A * dP = T * 3.14 * D * dL + W * dV / g dengan A: Flow path areadP: Pressure differenceT: Wall Shear StressdL: Duct lengthD: Hydraulic diameter of ductg: Gravity accelerationW: Mass flow ratedV: Velocity difference
Prinsip Dasar Fluidasaya quot beberapa pernyataan penting tentang fluida
" Fluida seperti air dan udara akan berdeformasi terus menerus selama dipengaruhi oleh tegangan geser"
(Bruce R Munsen, Fluid Mechanics)
http://bloghasnan.blogspot.com/2012/04/konsep-dasar-mekanika-fluida.html
.1 Sejarah Teori Fluida Statik
Mekanika fluida adalah suatu ilmu yang memelajari perilaku fluida baik dalam
keadaan diam (static) maupun bergerak (dynamic) serta akibat interaksi dengan
media batasnya (zat padat atau fluida dengan yang lain ). 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.
Ilmu mekanika fluida sudah terfikirkan sejak zaman pra sejarah. Hal tersebut
dibuktikan dengan adanya beberapa hal yang berkaitan dengan permasalahan
fluida.seperti adanya kapal layar yang dilengkapi dengan dayung,dan system
pengairan. 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,
melayang, dan tenggelam.
Sejak permulaan Masehi sampai zaman Renaissance terus menerus 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 diskripsi yang
seksama tentang gelombang, jet atau semburan, loncatan hidraulik, pembentukan
pusaran, dan rancangan-rancangan seretan-rendah (bergaris-alir) serta seretan-
tinggi (parasut). Berikutnya muncul Galileo (1564-1642) dengan studi sistematik
mengenai dasar-dasar hidrostatika dengan memperkenalkan beberapa hukum
tentang ilmu mekanika. Pada 1643 seorang murid Galileo bernama Evangelista
Toricelli memperkenalkan hukum tentang aliran-bebas zat cair melewati lubang
(celah). 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. Pada 1650 diperkenalkan hukum distribusi tekanan dalam zat cair yang
dikenal dengan hukum Pascal yang diperkenalkan oleh Blaise Pascal (1623 – 1662).
2.2 Penemu-Penemu Teori Fluida Statik
Adapun para nama-nama penemu teori fluida statik yang dapat kita sebut
diantaranya adalah:
a. Archimedes (287 – 212 SM)
Sejarah Penemuan Teori Archimedes
Archimedes lahir di kota Sirakusa di Pulau Sisilia, sebelah selatan Italia, pada tahun
287 SM. Ia belajar di kota Alexandria, Mesir. Kemudian ia kembali ke Mesir. Ayahnya
ahli bintang namanya Phidias.
Archimedes adalah ilmuan terbesar sebelum Newton. Ia adalah ahli matematika
Yunani (terutama geometri), ahli fisika (terutama mekanika , statistika, dan
hidrostatika), ahli optika, ahli astronomi, warga Negara Sisilia, pengarang , dan
penemu. Ia mendapat julukan bapak IPA eksperimental karena mendasarkan
penemuannya pada eksperimen. Kebenaran penemuan-penemuannya telah ia
buktikan dengan eksperimen.
Konsep pelambungan (air mendorong objek keatas sama dengan berat air yang
digantikan objek) dan pengungkit (gaya mendorong kebawah pada satu sisi dari
pengungkit menciptakan gaya mengangkat pada sisi lain yang proposional pada
panjang dua sisi pengungkit) mendasari semua ilmu kuantitatif dan teknik. Prinsip ini
mewakili pemahaman manusia yang paling awal mengenai hubungan dalam dunia
fisika di sekitar kita dan merumuskan secara matematika kejadian fisika di dunia.
Berbagai kemajuan ilmu dan teknik bergantung pada penemuan 2 prinsip ini. Seperti
teknologi kapal (konvensional) dan kapal selam (submarine).
Pada waktu itu yang jadi raja di Sirakusa adalah Hieron II,sahabat Archimedes. Pada
suatu hari Hieron II menyuruh seorang pandai emas membuat mahkota.Hieron
merasa bahwa pandai emas itu curang. Mahkota itu tidak terbuat dari emas murni
tapi dari campuran emas dan perak. Maka Hieron menyuruh Archimedes
membuktikan kecurangan pandai emas itu tanpa merusak mahkota tersebut.
Berhari-hari Archimedes berpikir keras. Ia tidak tahu cara membuktikan kecurangan
pandai emas. Waktu itu belum ada alat elektronik yang dapat mendeteksi apakah
sebuah benda terbuat dari emas murni atau emas campuran. Ketika kepala
Archimedes terasa panas karena terlalu banyak berpikir,ia masuk ke tempat mandi
umum. Ia membuka pakaian dan masuk ke bak mandi yang penuh dengan air.
Archimedes menyadari lengannya terapung diatas air. Sebuah ide kemudian terbesit
di benaknya. Dia menarik tangannya kedalam air dan dia merenggangkan lengannya.
Lengannya dengan sendiri mengapung kembali ke atas. Kemudian dia mencoba
berdiri dari bak, level air menjadi menyusut, kemudian dia duduk kembali, level air
meningkat kembali. Dia berbaring, air naik lebih tinggi lagi, dan dia merasa lebih
ringan. Dia berdiri, level air menurun dan dia merasa dirinya lebih berat. Air
harusnya telah mendorong dia keatas sehingga dia merasa ringan.
Tiba-tiba ia bangkit, lupa mengenakan pakaian, sambil telanjang bulat lari sepanjang
jalan menuju rumahnya. Kepada istrinya ia berteriak, Eureka! Eureka! Artinya, Sudah
kutemukan! Sudah Kutemukan! Apa yang ia temukan? Ia menemukan nama hukum
Archimedes ,yang bunyinya: “Sebuah benda yang dicelupkan sebagian atau
seluruhnya ke dalam zat cair akan mendapat gaya keatas seberat zat cair yang
didesak oleh benda itu”. Dengan hukum itu ia bermaksud membuktikan kecurangan
pandai emas.
Dirumahnya ia melakukan percobaan selanjutnya. Dia kemudian mengambil sebuah
batu dan sebalok kayu yang memiliki ukuran sama ke dalam bak dan merendamkan
mereka kedua-duanya. Batu tenggelam tetapi terasa ringan. Dia harus menekan kayu
supaya tenggelam. Itu artinya air harus menekan ke atas dengan gaya yang relatif
terhadap jumlah air yang tergantikan oleh ukuran objek daripada berat dari objek.
Seberat apa objek itu dirasakan di air mempengaruhi kepadatan objek.Ini membuat
Archimedes mengerti bagaimana memecahkan masalah raja. Dia kembali ke raja.
Kuncinya adalah kepadatan. Jika mahkota ini terbuat dari logam bukan emas, dia
dapat memiliki berat yang sama tetapi akan memiliki kepadatan yang berbeda
sehingga akan menumpahkan jumlah air yang berbeda. Mahkota dan sebuah emas
yang beratnya sama di masukkan ke sebuah mangkok berisi air. Mahkotanya
ternyata menumpahkan air lebih banyak sehingga terbukti mahkota itu adalah palsu.
Pada masa itu, kapal yang dibuat oleh Archimedes adalah kapal yang terbesar.
Untuk dapat mengambang, kapal ini harus dikeringkan dahulu dari air yang
menggenangi dek kapal. Karena besarnya kapal ini, jumlah air yang harus
dipindahkanpun amat banyak. Karena itu Archimedes menciptakan sebuah alat yang
disebut "Sekrup Archimedes".
Dengan ini air dapat dengan mudah disedot dari dek kapal. Ukuran kapal yang besar
ini juga menimbulkan masalah lain. Massa kapal yang berat, menyebabkan ia sulit
untuk dipindahkan. Untuk mengatasi hal ini, Archimedes kembali menciptakan
sistem katrol yang disebut "Compound Pulley". Dengan sistem ini, kapal tersebut
beserta awak kapal dan muatannya dapat dipindahkan hanya dengan menarik seutas
tali. Kapal ini kemudian diberi nama Syracusia, dan menjadi kapal paling fenomenal
pada zaman itu.
Sifat eksentrik Archimedes
Dalam hal eksentrik Archimedes sering dibandingkan dengan Weierstrass (1815 –
1897). Menurut penuturan saudarinya, Weierstrass – pada waktu sekolah, tidak
pernah diberi kepercayaan untuk memegang pinsil. Apabila memegang pinsil, maka
dia akan menggambari apapun yang dianggapnya masih kosong. Dari wallpaper
sampai balik kerah baju. Sebaliknya, Archimedes - belum mengenal kertas, selalu
menggambar di pasir atau tanah yang lembek sebagai ganti fungsi “papan tulis.” Dia
akan menggambar sesuka hatinya. Apabila duduk di dekat perapian, dia akan
mengambil arang atau sisa pembakaran dan digunakan untuk menggambar.
Setelah mandi, biasanya dia akan melumuri seluruh tubuhnya dengan minyak zaitun,
yang lazim dipakai pada jaman itu, daripada mengenakan pakaian, dia akan
menggambar diagram-diagram dengan menggunakan jari kuku dengan “papan tulis”
adalah seluruh tubuhnya yang berminyak. Ada sifat yang lazim diidap oleh para
matematikawan seperti: lupa makan. Sifat lupa makan Archimedes, saat menekuni
problem matematika, ternyata diwariskannya kepada [Isaac] Newton dan [William
Rowan] Hamilton.
Prinsip Archimedes
Dalam kehidupan sehari-hari, kita akan menemukan bahwa benda yang dimasukan
ke dalam zat cair seperti air misalnya, memiliki berat yang lebih kecil daripada ketika
benda tidak berada di dalam zat cair tersebut. kamu mungkin sulit mengangkat
sebuah batu dari atas permukaan tanah tetapi batu yang sama dengan mudah
diangkat dari dasar kolam. Hal ini disebabkan karena adanya gaya apung
sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya. Gaya apung terjadi karena adanya
perbedaan tekanan zat cair pada kedalaman yang berbeda. Seperti yang telah
dijelaskan pada pokok bahasan Tekanan pada Zat cair, tekanan zat cair bertambah
terhadap kedalaman. Semakin dalam zat cair (zat cair), semakin besar tekanan zat
cair tersebut. Ketika sebuah benda dimasukkan ke dalam zat cair, maka akan
terdapat perbedaan tekanan antara zat cair pada bagian atas benda dan zat cair
pada bagian bawah benda. Zat cair yang terletak pada bagian bawah benda memiliki
tekanan yang lebih besar daripada zat cair yang berada di bagian atas benda.
Perhatikan gambar di bawah!
Pada gambar di atas, tampak sebuah benda melayang di dalam air. Zat cair yang
berada dibagian bawah benda memiliki tekanan yang lebih besar daripada zat cair
yang terletak pada bagian atas benda. Hal ini disebabkan karena zat cair yang berada
di bawah benda memiliki kedalaman yang lebih besar dari pada zat cair yang berada
di atas benda (h2 > h1).
Besarnya tekanan zat cair pada kedalamana h2 adalah :
P2 = → F2 = P2A= ρgh2A
Besarnya tekanan zat cair pada kedalamana h1 adalah :
P1 = → F1 = P1A= ρgh1A
F2 = gaya yang diberikan oleh zat cair pada bagian bawah benda, F1 = gaya yang
diberikan oleh zat cair pada bagian atas benda, A = luas permukaan benda, Selisih
antara F2 dan F1 merupakan gaya total yang diberikan oleh zat cair pada benda, yang
kita kenal dengan istilah gaya apung. Besarnya gaya apung adalah :
Fapung = F2-F1
Fapung = (ρgh2A)- (ρgh1A)
Fapung = ρgA(h2-h1)
Fapung = ρF gAh
Fapung = ρF gV
Keterangan :
ΡF= Massa jenis fluida (kg/m3)
g=Percepatan gravitasi (m/s2)
V=volume benda yang berada didalam fluida (m3)
Karena :
Ρ = → m = ρV
Maka persamaan yang menyatakan besarnya gaya apung (Fapung) di atas bisa kita
tulis menjadi :
Fapung = ρFGv
Fapung = mFg = WF
mFg = wF = berat zat cair yang memiliki volume yang sama dengan volume benda
yang tercelup.
Berdasarkan persamaan di atas, kita bisa mengatakan bahwa gaya apung pada
benda sama dengan berat zat cair yang dipindahkan. Ingat bahwa yang dimaksudkan
dengan zat cair yang dipindahkan di sini adalah volume zat cair yang sama dengan
volume benda yang tercelup dalam zat cair. Pada gambar di atas, telah
menggunakan ilustrasi di mana semua bagian benda tercelup dalam zat cair (air). Jika
dinyatakan dalam gambar maka akan tampak sebagai berikut :
Apabila benda yang dimasukkan ke dalam zat cair terapung, di mana bagian benda
yang tercelup hanya sebagian maka volume zat cair yang dipindahkan = volume
bagian benda yang tercelup dalam zat cair tersebut. Tidak peduli apapun benda dan
bagaimana bentuk benda tersebut, semuanya akan mengalami hal yang sama. Ini
adalah buah karya eyang buyut Archimedes (287-212 SM) yang saat ini diwariskan
kepada kita dan lebih dikenal dengan julukan “Prinsip Archimedes”. Prinsip
Archimedes menyatakan bahwa :
Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair
akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, di mana besarnya gaya
ke atas (gaya apung) sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.
Kamu bisa membuktikan prinsip Archimedes dengan melakukan percobaan kecil-
kecilan berikut: Masukan air ke dalam sebuah wadah (ember dkk). Usahakan sampai
meluap sehingga ember tersebut benar-benar penuh terisi air. Setelah itu, masukan
sebuah benda ke dalam air. Setelah benda dimasukan ke dalam air, maka sebagian
air akan tumpah. Volume air yang tumpah = volume benda yang tercelup dalam air
tersebut. Jika seluruh bagian benda tercelup dalam air, maka volume air yang
tumpah = volume benda tersebut. Tapi jika benda hanya tercelup sebagian, maka
volume air yang tumpah = volume dari bagian benda yang tercelup dalam air
Besarnya gaya apung yang diberikan oleh air pada benda = berat air yang tumpah
(berat air yang tumpah = w = mairg = massa jenis air x volume air yang tumpah x
percepatan gravitasi). Volume air yang tumpah = volume benda yang tercelup
dalam air.
Penemuan-penemuan Archimedes
Minat Archimedes adalah matematika murni: bilangan, geometri, menghitung luas
bentuk-bentuk geometri. Archimedes dikenal karena kehebatannya mengaplikasikan
matematika. Kehebatan inilah yang akan diuraikan di bawah ini.
Archimedes berjasa menemukan ulir Archimedes, alat untuk mengangkat air dengan
jalan memutar gagang alat ini dengan tangan. Penggunaan awal alat ini adalah untuk
membuang air yang masuk ke dalam perahu atau kapal. Tapi dalam
perkembangannya digunakan untuk memompa air dari dataran yang lebih rendah ke
tanah yang lebi tinggi. Alat ini sampai sekarang masih dipakai oleh para petani di
seluruh dunia.
Penggunaan cermin pembakar, memberi indikasi bahwa beberapa bentuk geometri
sudah diketahui Archimedes, teristimewa bentuk hiperbola. Bentuk lingkaran, elips
dan hiperbola terbentuk hanya bagaimana cara kita mengiris suatu bidang. Parabola
adalah bentuk istimewa: dapat “mengambil” sinar matahari, dari arah manapun, dan
difokuskan pada suatu titik, dan konsentrasikan semua energi cahaya pada bidang
sempit untuk dipancarkan kembali dalam berkas sinar yang sangat panas.
Archimedes sudah mencoba menghitung luas parabola, elips, hiperbola dan
menentukan titik pusat gravitasi pada setengah lingkaran dan lingkaran. Tidak
diketahui secara pasti berapa banyak karya-karya Achimedes yang hilang atau belum
ditemukan satu yang terpenting, Metode (The Method, sebagian besar sudah
ditemukan pada tahun 1906), tapi karya lain termasuk: On Spiral, On the
Measuremant of the Circle, Quadrature of the Parabola, on Conoids & Spheroids, on
the Sphere & Cylinder, Books of Lemmas dll. tidak sesuai dengan segala sesuatu yang
dihasilkan Archimedes pada jaman Romawi.
Archimedes adalah orang pertama yang memberi metode menghitung besar ? (pi)
dengan derajat akurasi yang tinggi. Menghitung besar ? dilakukan dengan cara
membuat lingkaran diantara dua segi enam. Luas segi enam kecil < luas lingkaran <
luas segi enam besar. Dengan memperbesar jumlah segi - Archimedes membuat 96
sisi, diperoleh besaran:
3 10/71 < Л < 3 1/7
(3,14084 < Л < 3,14285)
Dalam menghitung zaman modern, para matematikawan mengikuti jejak
Archimedes. Sebagai contoh, pada abad 17, Ludolph van Ceulen dari Jerman,
menggunakan segi 262. Upaya gigih guna mencari besaran ? ini dilakukannya sampai
dia meninggal. Jadi, tidaklah mengherankan, apabila orang Jerman – untuk
menghormati jasa, pada nisan dipahat “Angka Ludolphian” yang berarti di Jerman.
Penggunaan tuas dalam perang dengan menciptakan crane, menunjuk bahwa
Archimedes sudah memahami prinsip tuas, yaitu: dua benda yang mencapai
keseimbangan berat pada suatu jarak tertentu memiliki besar yang proporsional
secara timbal-balik.
b. Leonardo Da Vinci (1452-1519)
Leonardo da Vinci (lahir di Vinci, propinsi Firenze, Italia, 15 April 1452 – meninggal di
Clos Lucé, Perancis, 2 Mei 1519 pada umur 67 tahun) adalah arsitek, musisi, penulis,
pematung, dan pelukis Renaisans Italia. Leonardo berasal dari sebuah keluarga yang
cukup mapan. Meskipun ibunya, Caterina di Piero, hanyalah seorang putri petani,
ayahnya, Pietro d'Antonio da Vinci adalah seorang notaris di kota Florence. dia
adalah salah satu penemu ilmu hidrolik, mungkin juga termasuk perangkat
hidrometer. Penemuan Leonardo lainnya yang bermanfaat, misalnya, pakaian selam.
Selain itu, peranti terbang rancangannya juga telah menerapkan prinsip
aerodinamika. Dari sketsa penelitian kapal selam bisa terlihat, mula - mula dia
tertarik pada arus air. Kemudian dengan serius meneliti ikan - ikan yang berenang
melawan arus serta hambatan tekanan arus yang terjadi pada kapal, dan
meninggalkan sejumlah lima sketsa mengenai badan kapal, yang besar pengaruhnya
pada masa sekarang. 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 menjabarkan persamaan
kekekalan massa dalam aliran tunak satu-dimensi.
c. Galileo Galilei (1564-1642)
Sejarah Penemuan Dasar-Dasar Hidrostatistika
Ilmuwan Itali besar ini mungkin lebih bertanggung jawab terhadap perkembangan
metode ilmiah dari siapa pun juga. Galileo lahir di Pisa, tahun 1564. Selagi muda
belajar di Universitas Pisa tetapi mandek karena urusan keuangan. Meski begitu
tahun 1589 dia mampu dapat posisi pengajar di universitas itu. Beberapa tahun
kemudian dia bergabung dengan Universitas Padua dan menetap di sana hingga
tahun 1610. Dalam masa inilah dia menciptakan tumpukan penemuan-penemuan
ilmiah.
Sumbangan penting pertamanya di bidang mekanika. Aristoteles mengajarkan,
benda yang lebih berat jatuh lebih cepat ketimbang benda yang lebih enteng, dan
bergenerasi-generasi kaum cerdik pandai menelan pendapat filosof Yunani yang
besar pengaruh ini. Tetapi, Galileo memutuskan mencoba dulu benar-tidaknya, dan
lewat serentetan eksperimen dia berkesimpulan bahwa Aristoteles keliru. Yang
benar adalah, baik benda berat maupun enteng jatuh pada kecepatan yang sama
kecuali sampai batas mereka berkurang kecepatannya akibat pergeseran udara.
(Kebetulan, kebiasaan Galileo melakukan percobaan melempar benda dari menara
Pisa tampaknya tanpa sadar).
d. Evangelista Toricelli (1608-1647)
Evangelista Torricelli (1608-1647), fisikawan Italia kelahiran Faenza dan belajar di
Sapienza College Roma. Ia menjadi sekretaris Galileo selama 3 bulan sampai Galileo
wafat pada tahun 1641. Tahun 1642 ia menjadi profesor matematika di Florence.
Torricelli adalah ahli fisika Italia, penemu barometer air raksa, penemu Hukum
Torricelli, penemu tabung hampa kecil yang pertama di dunia, ahli matematika,
pengarang, guru besar, sekretaris, pembantu, dan murid Galileo. Ia memperbaiki
mikro-skop dan teleskop. Ia meninggal di Florence pada tanggal 25 Oktober 1647
pada umur 39 tahun. Pada umur 22 tahun ia belajar di Roma pada Benedetto
Castelli, pendiri ilmu hidrolik, ahli matematika murid Galileo Galilei. Torricelli
menjadi sekretaris Galileo selama tiga bulan sampai Galileo wafat pada tahun 1641.
Kisah pertemuan Torricelli dengan Galileo ibarat pertemuan antara seorang
pengagum dengan tokoh yang dikaguminya. Pada umur 30 tahun ia membaca buku
karya Galileo dan merasa kagum. Ia menulis surat kepada Galileo pada tahun 1632,
tetapi baru diundang oleh Galileo sembilan tahun kemudian, setelah Galileo terkesan
akan tulisan Torricelli tentang gerak.
Waktu itu Galileo sudah tua dan buta. Torricelli diterima sebagai sekretarisnya dan
tiga bulan kemudian Galileo meninggal. Torricelli diangkat jadi pengganti Galileo
sebagai ahli matematika di Istana Grand Duke Ferdinand II dan sebagai guru besar
matematika di akademi Florence. Untuk mengingat pertemuan dan persinggungan
kedua ilmuwan besar itu, di Florence dibuat patung Torricelli dan Galileo.
Pada tahun 1643 ia menetapkan tentang tekanan atmosfer dan menemukan alat
untuk mengukurnya, yaitu barometer. Torricelli membuat eksperimen sederhana,
yang dinamakan Torricelli Experiment, yaitu ia menggunakan sebuah tabung kaca
kuat dengan panjang kira-kira 1 m dan salah satu ujungnya tertutup. Dengan
menggunakan sarung menghadap ke atas. Dengan menggunakan corong ia
menuangkan raksa dari botol ke dalam tabung sampai penuh. Kemudian ia menutup
ujung terbuka tabung dengan jempolnya, dan segera membaliknya. Dengan cepat ia
melepaskan jempolnya dari ujung tabung dan menaruh tabung vertikal dalam
sebuah bejana berisi raksa. Ia mengamati permukaan raksa dalam tabung turun dan
berhenti ketika tinggi kolom raksa dalam tabung 76 cm di atas permukaan raksa
dalam bejana. Ruang vakum terperangkap di atas kolam raksa. Selama beberapa hari
Torriceli mengamati bahwa tinggi air raksa dalam tabung selalu berubah-ubah.
Akhirnya ia tahu bahwa hal itu disebabkan oleh tekanan udara. Tekanan air raksa
setinggi 76 sentimeter itu kemudian disebut tekanan satu atmosfer. Kesimpulan dari
percobaan Toricelli adalah “ Berdasarkan kapilaritas air raksa yang naik ke dalam
tabung, naiknya permukaan raksa dalam tabung tersebut setinggi 76 cm dari udara
sehingga toricelli menyimpulkan bahwa 1 atm = 76 cmHg”.
e. Blaise Pascal (1623-1662)
Blaise Pascal (1623-1662) terlahir di Clermont Ferrand pada 19 June 1623. Pada
tahun 1631 keluarganya pindah ke Paris.
Blaise Pascal adalah anak Etienne Pascal, seorang ilmuwan dan matematikawan lahir
di Clermont. Etienne Pascal, juga merupakan penasehat kerajaan yang kemudian
diangkat sebagai presiden organisasi the Court of Aids di kota Clermont. Ibu Pascal,
Antoinette Bigure, meninggal saat umur Pascal berumur empat tahun tidak lama
setelah memberinya seorang adik perempuan, Jacqueline. Ia mempunyai kakak
perempuan yang bernama, Gilberte.
Pascal juga pernah melakukan studi hidrodinamik dan hidrostatik, prinsip-prinsip
cairan hidraulik ( hydraulic Fluida ). Penemuannya meliputi hidraulik tekan ( press
Hydraulic ) dan tentang jarum suntik ( syringe ).
Umur 18 tahun, tubuhnya lemah dan mengalami kelumpuhan tungkai atas
membuat Pascal harus tinggal di tempat tidur. Harus menelan cukup makanan agar
tetap hidup, meskipun selalu merasa sakit kepala. Umur 24 tahun, dia dan Jacqueline
pergi ke Paris untuk pemeriksaan medis dengan peralatan yang lebih canggih.
Ternyata dia diharuskan tinggal di rumah sakit. Saat ini banyak ilmuwan datang
menyambangi yang tertarik dengan eksperimen kehampaan (vakum) yang sedang
dikerjakannya. Descartes datang untuk berdiskusi. Akhir tahun, kesehatan tubuhnya
memungkinkan dia meneruskan pekerjaan, menguji teori kehampaan.
Ia memiliki sebuah replika percobaan yang berupa tabung sepanjang 31 inci (78,7
cm) yang diisi air raksa yang diposisikan terbalik dalam sebuah mangkok mercuri.
Pascal ingin mengetahui kekuatan apa yang menjaga mercuri dalam tabung, dan apa
yang mengisi ruang kosong dibagian atas dalam tabung mercuri tersebut. Apakah
berisi: udara? uap air raksa? kehampaan?
Pada waktu itu, kebanyakan ilmuwan berpendapat bahwa ruang kosong ditabung
atas mercuri tersebut adalah tak lebih daripada vacuum ( kosong ), dan beberapa
kejadian yang dianggap tak mungkin oleh ilmuwan sebelumnya, telah terlihat saat
percobaan itu dilakukan. Hal ini berdasarkan pemikiran Ariestoteles, bahwa “
penciptaan “ sesuatu yang bersifat “ subtansi “, apakah terlihat atau tidak terlihat,
dan “zat / subtansi “ selamanya bergerak. Hukum Ariestoteles adalah sebagai berikut
: “ Segala sesuatu yang bergerak, harus digerakan oleh sesuatu ( Everything that is in
motion must be moved by something ) “. Oleh karena itu para ilmuwan penganut
Ariestoteles menyatakan, bahwa vacuum ( tenaga isap ) itu adalah hal yang mustahil.
Bagaimana bisa begitu ? Maka bukti itu ditunjukan :
Cahaya yang melewati itu di sebut “ vacuum ( kosong ) ” dalam tabung kaca.
Ariestoteles menulis, segala sesuatu bergerak, harus digerakan oleh sesuatu yang
lain
Oleh karenanya, disana harus ada “sesuatu” yang tak terlihat untuk memindahkan cahaya
melalui tabung kaca, maka dari itu tidak ada vacuum ( tenaga isap atau tekan ) di tabung
itu. Tidak di tabung kaca maupun, dimanapun. Vacuum itu tidak ada dan sesuatu yang
mustahil.
Pada saat itu timbul ide membawa tabung ke puncak gunung dengan praduga: jika
ada selisih tinggi air raksa, maka hal itu menunjuk ada tekanan udara. Ketika tabung
dibawa turun gunung, ketinggian air raksa kembali normal. Meningkat. Hal ini
membuktikan bahwa udara mempunyai berat dan berat ini berperan mendorong air
raksa naik atau turun.
Setelah melakukan percobaan mendalam di vena ini, di tahun 1647 Pascal
mengeluarkan risalah Experiences nouvelles touchant le vide (“New Experiments with
the Vacuum – Percobaan baru dengan Vacuum”), dia menjelaskan dengan rinci
aturan dasar, bahwa derajat variasi cairan ( liquid ) bisa didukung oleh tekanan
udara. Hal ini memberikan alasan atau bukti, bahwa memang ada vacuum pada
kolom diatas cairan tabung barometer. Dan, pernyataan Ariestoteles dipatahkan
oleh Pascal. Vacuum itu ada ! Bukan sesuatu yang mustahil. Pembuktian –
pembuktian ini membuat Pascal konflik dengan para ilmuwan lainnya, terutama para
ilmuwan terkemuka sebelum dia, apalagi para penganut Ariestoteles, termasuk
berkonflik dengan Descartes. Dan pada saat itu muncul tuduhan Descartes bahwa
pascal mencuri idenya.
Kecerdasan otak Pascal tidak perlu diragukan lagi, tapi sejak lahir fisiknya sangat
lemah dan mudah terserang sakit. Tahun 1661, adiknya, Jacqueline meninggal.
Pascal menunjukkan bela sungkawa kepada kakaknya, Gilberte dan kepada
biarawati-biarawati teman Jacqueline. Satu tahun kemudian, kondisi kesehatan
Pascal makin parah dan menolak semua bantuan yang datang atau hal apapun dapat
meringankan sakitnya. Dia ingin meninggal di rumah sakit - seperti halnya orang
miskin (orang kaya selalu meninggal di rumah), tapi maksudnya itu tidaklah
kesampaian. Tanggal 19 Agustus 1662, dini hari, Pascal meninggal setelah lama tidak
sadarkan diri. Penyebab kematian Pascal tidak diketahui dengan jelas. Beberapa
orang menyebut karena TBC; lainnya menyebut karena keracunan logam atau
terkena dyspepsia yang melemahkan fungsi otak. Pascal meninggalkan karya yang
berjudul Pensees dan Provincial Letters yang sama sekali tidak berhubungan dengan
matematika.
Pascal juga menulis tentang hidrostatik, yang menjelaskan eksperimennya
menggunakan barometer untuk menjelaskan teorinya tentang Persamaan Benda
Cair (Equilibrium of Fluids), yang tak sempat dipublikasikan sampai satu tahun
setelah kematiannya. Makalahnya tentang Persamaan Benda Cair mendorong Simion
Stevin melakukan analisis tentang paradoks hidrostatik dan dan meluruskan apa
yang disebut sebagai hukum terakhir hidrostatik: “Bahwa benda cair menyalurkan
daya tekan secara sama-rata ke semua arah” yang kemudian dikenal sebagai
Hukum Pascal. Hukum Pascal dianggap penting karena keterkaitan antara Teori
Benda Cair dan Teori Benda Gas, dan tentang Perubahan Bentuk tentang keduanya
yang kemudian dikenal dengan Teori Hidrodinamik.
Hukum Pascal (1658)
"Jika suatu zat cair dikenakan tekanan, maka tekanan itu akan merambat ke segala
arah dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya".
Hukum Pascal menyatakan bahwa Tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang
tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar.
** Segitiga Pascal bukan ditemukan oleh Pascal. Versi awal segitiga Pascal sudah
ada pada naskah Cina yang diterbitkan tahun 1303, atau 320 tahun sebelum Pascal
lahir. Buku karangan Chu Shih-Chieh, Ssu Yuan Yii Chien mencantumkan tabel itu
hanya sampai 9 tingkat. Adopsi segitiga Pascal terdapat dalam buku Murai Chusen’s
dari Sampo Doshi-mon yang terbit tahun 1781.
*** Ide menggunakan tabung berisi air raksa adalah ide original dari Galileo yang
diteruskan oleh sekretarisnya, Evangelista Torricelli, juga penemu barometer.
http//www.id.Wikipedia.org/wiki/leonardo_da_vinci
http//www.id.Wikipedia.org/wiki/mekanika_fluida_statik
http//www.Biokristi.sabda.org/blaise_pascal
http://www.ccitonline.com/mekanika/
sejarah_dan_perkembangan_ilmu_mekanika_fuida
http://www.gudangmateri.com/2010/04/biografi-archimedes.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei
http://en.wikipedia.org/wiki/toricelli_barometer_air raksa
http://www.gudangilmufisika.com/2010/03/konsep-archimedes.html
Sejarah Mekanika Fluida Mekanika fluida adalah suatu ilmu yang memelajari perilaku fluida baik dalamkeadaan diam (static) maupun bergerak (dynamic) serta akibat interaksi dengan mediabatasnya (zat padat atau fluida dengan γang lain) . Seperti kebanyakan disipilin ilmu lainnya,mekanika fluida mempunyai sejarah panjang dalam pencapaian hasil-hasil pokok hinggamenuju ke era modern seperti sekarang ini. Mekanika fluida berkembang sejalan denganperjalanan perkembangan peradaban manusia. Banyak aspek kehidupan manusia yangterkait dengan mekanika fluida, seperti transportasi, industri, aerodinamik bangunan,mesin-mesin fluida, dan kesehatan.Ilmu mekanika fluida sudah terfikirkan sejak zaman pra sejarah. Hal tersebutdibuktikan dengan adanya beberapa hal yang berkaitan dengan permasalahan fluida.Seperti adanya kapal layar yang dilengkapi dengan dayung dan system pengairan. Adapunpara nama-nama yang dapat kita sebut diantaranya adalah.Yang pertama mempelajari hidrolika adalah LEONARDO DA VINCI (pertengahanabad XV) dengan karya tulisnya : ON THE FLOW OF WATER AND RIVER STRUCTURES. Setelahitu ia melakukan observasi dan memperoleh pengalaman membangun instalasi hidrolika diMILAN ( ITALIA ) dan juga di FLORENCE dsb.Berikutnya muncul GALILEO dengan studi sistematik mengenai dasardasarhidrostatika. Pada 1643 seorang murid GALILEO bernama TORRICELLI memperkenalkanhukum tentang aliran-bebas zat cair melewati lobang (celah).Pada 1650 diperkenalkan hukum distribusi tekanan dalam zat cair yang dikenaldengan hukum PASCAL. Hukum tentang gesekan dalam fluida yang mengalir; yang sangatterkenal sampai saat ini dirumuskan oleh ISAAC NEWTON. Selain itu ia juga dikenal sebagaipenemu teori viskositas, dan pula dasar teori mengenai similaritas hidrodinamik. Salah satuilmu berharga dari Newton adalah Hukun Newton Akan tetapi hukum -hukum tersebutsampai dengan pertengahan abad XVIII statusnya masih ngambang karena tak ada ilmu yangbetul-betul
mendalam tentang sifat fluida. Dasar teori mekanika fluida dan hidrolikakemudian menjadi baku setelah DANIEL BERNOULLI dan LEONHARD EULER memperkenalkan ilmunya dalam abad XVIII. DANIEL BERNOULLI seorang pakar kelahiranSWISS (1700–1780)Pada masa prasejarah, kebudayaan-kebudayaan kuno sudah memiliki pengetahuanyang cukup untuk memecahkan persoalan-persoalan aliran tertentu. Sebagai contoh perahulayar yang sudah dilengkapi dengan dayung dan sistem pengairan untuk pertanian sudahdikenal pada masa itu. Pada abad ketiga sebelum Masehi, Archimedes dan Hero dariIskandariah, memperkenalkan hukum jajaran genjang untuk penjumlahan vektor.Selanjutnya Archimedes (285-212 SM) merumuskan hukum apung dan menerapkannyapada benda-benda terapung atau melayang, dan juga memperkenalkan bentuk kalkulusdifferensial sebagai dasar dari model analisisnya.Sejak awal Masehi sampai zaman Renaissance telah terjadi perbaikan dalamrancangan sistem-sistem aliran seperti: kapal, saluran, dan talang air. Akan tetapi tidak adabukti-bukti adanya perbaikan yang mendasar dalam analisis alirannya. Akhirnya kemudianLeonardo da Vinci (1452-1519) menjabarkan persamaan kekekalan massa dalam alirantunak 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) sertaseretan-tinggi (parasut). Galileo (1564-1642) memperkenalkan beberapa hukum tentangilmu mekanika. Seorang Perancis Edme Moriotte (1642-1684) membangun terowonganangin yang pertama dan menguji model-model di dalam eksperimenya.Soal-soal mengenai permasalahan momentum fluida akhirnya dapat dianalisis olehIsaac Newton (1642-1727) setelah memperkenalkan hukum-hukum gerak dan hukumkekentalan untuk fluida linear yang sekarang dinamakan fluida Newton. Teori itu mula-muladidasarkan pada asumsi fluida ideal (sempurna) dan tanpa gesekan dan para ahlimatematikawan abad kedelapan belas seperti: Daniel Bernoulli dan Leonhard Euler (Swiss),