SEJARAH DAN PERKEMBANGAN MEKANIKA FLUIDA

Munculnya ilmu hidrolika karena mengikuti penemuan berbagai hukum dan lahirnya sejumlah kasus yang punya hubungan dengan keseimbangan & gerakan fluida.

 Yang pertama  mempelajari hidrolika adalah LEONARDO DA VINCI (pertengahan abad XV) dengan karya tulisnya  :  ON THE FLOW OF WATER AND RIVER STRUCTURES. Setelah itu ia  melakukan observasi dan memperoleh pengalaman membangun instalasi hidrolika di MILAN ( ITALIA ) dan  juga di FLORENCE dsb.

 Berikutnya muncul GALILEO dengan studi sistematik mengenai dasar-dasar hidrostatika. Pada 1643 seorang murid GALILEO bernama TORRICELLI memperkenalkan hukum tentang aliran-bebas zat cair melewati lobang (celah).

Pada 1650 diperkenalkan hukum distribusi tekanan dalam zat cair yang dikenal dengan hukum  PASCAL.

 Hukum tentang gesekan dalam fluida yang mengalir; yang sangat terkenal sampai saat ini dirumuskan oleh ISAAC NEWTON. Selain itu ia juga dikenal sebagai penemu teori viskositas,  dan pula dasar teori mengenai similaritas hidrodinamik.

 Akan tetapi hukum-hukum tersebut sampai dengan pertengahan abad XVIII statusnya masih ngambang karena tak ada ilmu yang betul-betul mendalam tentang sifat fluida.

Dasar teori mekanika fluida dan hidrolika kemudian menjadi baku setelah DANIEL BERNOULLI dan LEONHARD EULER  memperkenalkan ilmunya dalam abad XVIII. DANIEL BERNOULLI  seorang pakar kelahiran  SWISS  (1700 – 1780) telah mendidik 11 orang pakar ilmu; hampir semuanya ahli matematik dan orang teknik. Selanjutnya ia menjadi staff akademi ilmu pengetahuan RUSIA yang kemudian menetap di St. PETERSBURG. Antara 1728 s/d 1778 ia telah menerbitkan 47 judul buku tentang matematika, mekanika dll. Tahun 1738 dengan tulisannya tentang hidrodinamika membuat rumusan yang merupakan hukum-dasar aliran fluida yang menyatakan hubungan antara tekanan ( p ); kecepatan  (  v  ) dan HEAD  (  H  ) dari fluida. Persamaan BERNOULLI merupakan prinsip dari teori mekanika fluida secara umum, dan khususnya hidrolika.

Pakar lain yang juga perlu diketahui adalah seorang ahli matematika, fisika dan astronomi LEONHARD EULER (1707  – 1783) dari negeri SWITZERLAND tinggal di St. PETERSBURG. Tahun 1755 ia  menemukan  persamaan  diferensial-umum aliran fluida-ideal (NON VISCOUS) bila  di-integral merupakan persamaan BERNOULLI. Ini merupakan tonggak awal metode analisa teoritis dalam bidang mekanika fluida.  Selain itu  EULER    juga    sebagai     pakar     yang      menurunkan   persamaan-usaha  (  WORK  ) semua mesin-mesin hidrolik jenis ROTODINAMIK ; seperti turbin;  pompa sentrifugal dan juga  FANS;  dan juga teori gaya-apung.

 Pakar lainnya dalam bidang hidrolika adalah LOMONOSOV (menurut cerita orang RUSIA). Jadi session  I yang merupakan awal perkembangan ilmu hidrolika adalah hasil karya dari  BERNOULLI ;  EULER ;  LOMONOSOV

Dalam session  II yang lahir dalam tengah-abad-dua dari abad  XVIII dan juga abad  XIX hanya merupakan penemuan data-data experimen dari aliran pada saluran terbuka & saluran tertutup dan juga faktor koreksi persamaan  BERNOULLI   (  µ ).  Kemampuan analisa sebelumnya hanya didasarkan teori semata-mata yang menyangkut fluida-ideal sehingga tidak dapat memenuhi selera bidang praktis, seperti misalnya yang menyangkut pengaruh viskositet.

Orang-orang yang terkenal dalam periode ini adalah :

a.       ANTOINE CHEZY                   –  experimentalist.

b.      HENRY DARCY                       –  Francis.

c.       JEAN POISEUILLE                 –  Francis.

d.      JULIUS WEISBACH               –  German.

e.      G. HAGEN                               –  German.

f.        LAGRANGE

g.       HELMHOLTZ

h.      SAINT–VENANT

Hasil yang paling menarik dan lengkap adalah dari   WEISBACH (  1806  – 1871 ) yang masih dianut orang sampai saat ini.

 Dalam session berikutnya ditemukan  massalah yang memulai abad mekanika fluida, seperti  : pengaruh viskositet fluida;  teori similaritas dan berbagai teori serta hal-hal praktis.Perkembangan seperti itu tercetus akibat tuntutan  massalah produksi dan perkembangan teknologi;  sehingga muncullah beberapa pakar  :

a.    GEORGE STOKES               ( 1819 – 1903 )

menurunkan teori dasar dari aliran fluida yang memperhitungkan viskositet dan berbagai massalah lainnya.

b.    OSBORNE REYNOLDS      ( 1842 – 1912 )

menetapkan teori SIMILARITAS yang sangat memudahkan kita dalam menarik kesimpulan dan sistematik  dari  data-data experimen yang sebelumnya telah dikumpulkan. REYNODLS juga sebagai pemula dari teori aliran TURBULENTT yang amat sangat rumit itu.

c.     NIKOLAI JOUKOWSKI     ( 1847 – 1921 ).

NIKOLAI JOUKOWSKI yang interest dalam hidrolika berhasil menggabungkan hasil-hasil experimen dengan teori-teori yang telah ada sehingga bermanfaat untuk keperluan penelitian dan aplikasi.

d.    N. PETROV                          ( 1836 – 1920 ).  dll.

menyelidiki aplikasi teori NEWTON tentang gesekan dalam fluida; sehingga dianggap sebagai penemu teori PELUMAS MESIN (LUBRICATION).

Bidang lain yang telah dibakukan adalah dasar teori tentang AERODYNAMICS. Yang  paling menarik dari penemuan JOUKOWSKI adalah teori tentang WATER HAMMER yang menyebabkan saluran-saluran pecah karena alat-alat ditutup mendadak  (VALVE ; TURBINE GATES ; FAUCET)  dan berbagai kasus dalam bangunan-air;  seperti teori aliran air-tanah ( GROUND WATER = PERCOLATION THEORY  ). Ia juga menyelidiki keadaan aliran melalui lobang  (  ORIFICE  ); teori pelumassan  (  LUBRICATION  );    distribusi kecepatan dalam saluran;   reaksi dari semprotan fluida dan getaran akibat fluida;   analogi antara terjadinya gelombang ( WAVE FORMATION ) pada permukaan zat cair dan perubahan tekanan yang drastis dalam aliran udara supersonik atau teori  SHOCKWAVES.

Untuk bidang hidrolika nama-nama pakar yang juga harus dicantumkan adalah : LUDWIG PRANDTL ; THEODOR VON KARMAN ; JOHANN NIKURADSE. PRANDTL & KARMAN terkenal dalam bidang mekanika fluida & aerodinamika terutama dalam kasus turbulensi, sedangkan temannya  NIKURADSE  menurunkan teori aliran dalam pipa. Sebenarnya mereka-mereka itu mempelajari kasus-kasus tersebut karena keadaan yang memaksa, akibat tantangan untuk membangun stasion-stasion PLTA ;  jaring-jaring pipa dan terusan ( CANALS ) berukuran raksasa agar kebutuhan hidup manusia selalu terpenuhi. Menurut orang-orang RUSIA, orang mereka yang berjasa dalam bidang mekanika fluida adalah :

–.  N.N. PAVLOVSKY  : aliran pada saluran terbuka, teori energi air-laut.

–.  L.S. LEIBENZON  :  Cairan kental; hidrolika minyak bumi  (  PETROLEUM  ) dan air-tanah.