Mekanika Cairan Sejarah, Studi Apa, Fundamental

Itu Mekanika Cairan Ini adalah cabang mekanika yang didedikasikan untuk mempelajari sifat dan perilaku cairan, apakah cairan atau gas. Ini didasarkan pada prinsip -prinsip Mekanika Newton Newton: Hukum Newton, Konservasi Energi dan Momentum.

Baik dalam ilmu teknik dan kehidupan, cairan memiliki peran utama. Udara dan air yang mengelilingi kita dan yang mendukung kehidupan adalah cairan, serta darah dan cairan lainnya dalam tubuh manusia dan pada hewan.

Mekanika cairan mempelajari perilaku gas dan cairan seperti air. Sumber: Pixabay.

Arus udara dan arus air adalah faktor yang menentukan iklim dan karakteristik ekosistem yang menampung makhluk hidup. Tanaman, yang merupakan dukungan kehidupan, memanfaatkan kualitas cairan untuk beradaptasi dan makmur di lingkungan yang berbeda.

Di sisi lain, mengetahui perilaku cairan sangat penting dalam desain. Struktur yang membentuk peradaban. Dari sana muncul desain pipa, sistem irigasi, konstruksi sipil, pendinginan, pemanas, mobil, kapal, pesawat terbang, artikel olahraga, dan banyak lagi.

Mekanisme cairan terus bertindak masih menjauh dari lingkungan darat. Memang, matahari, pusat tata surya, adalah massa kolosal dari cairan gas, yang keberadaannya tergantung pada keseimbangan antara gravitasi dan tekanan hidrostatik.

Medan magnet bintang dan planet adalah konsekuensi dari pergerakan beban listrik dan dimodelkan melalui dinamika fluida. Sejauh yang kita ketahui, prinsip -prinsip ini juga berlaku untuk semua bintang, oleh karena itu mekanika fluida adalah disiplin yang bersifat universal.

[TOC]

Cerita singkat

Jaman dahulu

Peradaban kuno yang makmur di Timur Tengah dan Eropa Timur memiliki pengetahuan yang kuat tentang perilaku cairan. Mereka terungkap dalam pembangunan saluran irigasi dan kapal.

Pada abad ketiga SM, fisikawan Archimedes of Syracuse (287-212.C.) merumuskan prinsip -prinsip float dan hidrostatik, valid seperti sekarang.

Itu bisa melayani Anda: apa entalpi pelatihan? (Dengan latihan)Menggambar Syracuse Archimedes

Diketahui bahwa orang Romawi kuno menjadi terkenal untuk pengelolaan dan pengangkutan perairan untuk penggunaan domestik dan pertanian. Mereka membangun kamar mandi dan banyak saluran air mereka masih berdiri.

Abad Pertengahan dan Renaisans

Leonardo da vinci menggambar

Juga orang -orang Arab yang menyerbu Semenanjung Iberia membawa banyak pengetahuan tentang orang -orang Yunani yang dipraktikkan saat membangun bangunan mereka.

Tapi Abad Pertengahan berlalu tanpa jelas.

Usia modern sampai hari ini

Gambar Blaise Pascal

Blaise Pascal (1623-1662) adalah seorang ilmuwan Prancis yang berkelana ke banyak bidang pengetahuan pada masanya dan memberi cahaya baru tentang sifat cairan dengan membangun, sekitar tahun 1648, prinsip yang menyandang namanya dan menciptakan pers hidrolik pers hidrolik dan hidrolik pers hidroliknya hidrolikik hidraulik. Beberapa tahun sebelum penginjil Torricelli (1608-1647) adalah yang pertama mengukur tekanan atmosfer.

Tapi Isaac Newton (1642-1727) yang meletakkan fondasi untuk fenomena yang terkait dengan cairan. Tidak hanya saat menetapkan tiga hukum dinamika, berlaku untuk semua objek dengan massa.

Isaac Newton bereksperimen dengan cahaya

Newton juga mempelajari viskositas cairan: sebenarnya ada hukum Newton untuk viskositas yang tetap berlaku sampai sekarang.

Pada 1738 ahli matematika Swiss dan fisik Daniel Bernoulli (1700-1782), menerapkan konservasi energi pada cairan yang ideal dan merumuskan persamaan yang menyandang namanya dan menggambarkan perilaku cairan bergerak yang bergerak. Pada saat yang sama Claude Navier (1785-1836) dan George Stokes (1819-1903) mengembangkan persamaan mendasar dari dinamika fluida kental.

Daniel Bernoulli

Menyelesaikan abad kesembilan belas, Osborne Reynolds (1842-1912) mempelajari turbulensi, dan menetapkan kriteria untuk membedakan aliran laminar dan turbulen.

Analisis dimensi yang diterapkan pada cairan juga muncul, dengan Ludwig Prandtl (1875-1953) dan nomor prandtl. Komputasi mempromosikan simulasi aliran fluida yang jauh lebih kompleks, sering di alam tetapi sulit untuk dikarakterisasi dengan model analitik yang tersedia.

Itu dapat melayani Anda: teori krisis besar: sejarah, prinsip, data untuk dan melawan

Apa yang mempelajari mekanika cairan?

Mekanika Fluida mempelajari perilaku cairan dan dibagi menjadi tiga bidang utama:

• Cairan statis atau cairan istirahat.
• Cairan Sinematik: Jelaskan pergerakan cairan.
• Dinamika Fluida, yang mempelajari asal usul gerakan tersebut.

Disiplin ini berlaku untuk gas dan cairan, meskipun studi eksklusif ini disebut hidrolika. Hidrostatik untuk bagiannya, mengacu pada studi cairan istirahat, dan hidrodinamika, saat mereka bergerak.

Reologi mencakup pengetahuan yang terkait dengan deformasi dan aliran materi. Meskipun dianggap sebagai bagian dari mekanika media berkelanjutan, ini terkait erat dengan cairan, karena ini ditandai dengan kemampuan mereka untuk mengalir.

Cabang penting lainnya adalah aerodinamika, yang menganalisis aliran gas seperti udara, serta meteorologi, oseanografi dan hidrologi.

Dasar -dasar mekanika cairan

Saat mengamati cairan, ditemukan bahwa mereka dibentuk oleh atom dan molekul, tidak saling terkait dengan yang dari padatan. Dimungkinkan untuk mengikuti jejak pergerakan objek yang diperluas tetapi terbatas, tetapi bagaimana memantau partikel -partikel yang tak terhitung banyaknya dalam gas atau cairan?

Kepadatan, berat dan tekanan spesifik

Jawabannya adalah dalam konsep -konsep utama ini: kepadatan dan tekanan. Alih -alih bekerja dengan massa dan bobot individu, ia bekerja dengan kepadatan, yang merupakan massa per satuan volume. Terkait dengan kepadatan adalah berat spesifik, yang merupakan berat cairan per unit volume.

Dan bukannya gaya, cairan ditandai oleh tekanan yang mengerahkan permukaan, yang didefinisikan sebagai gaya per unit area.

Zat yang lengket dan kental

Menggambarkan gesekan antara lapisan cairan, karakteristik yang menentukan bagaimana gerakannya.

Itu dapat melayani Anda: Rutherford Atomic Model: History, Experiments, Postulate

Prinsip Archimedes

Prinsip Archimedes sangat mendasar dalam hidrostatik. Ini menyatakan bahwa tubuh yang sepenuhnya atau sebagian terendam dalam pengalaman cairan istirahat.

Prinsip Pascal

Menetapkan bahwa tekanan dalam cairan yang tidak dapat dimampatkan dalam sebuah wadah ditransmisikan dari satu titik ke titik lain yang sama dengan intensitas yang sama.

Persamaan Bernoulli

Itu setara dengan konservasi energi mekanik yang diterapkan pada bagian cairan ideal yang bersirkulasi melalui pipa.

Nomor Reynolds

Ini adalah jumlah tanpa dimensi yang digunakan untuk membedakan antara aliran laminar dan turbulen.

Nomor prandtl

Ini adalah jumlah tanpa dimensi yang menjadi ciri perpindahan panas dengan konveksi ke aliran cairan tertentu.

Aplikasi Mekanika Cairan

Awalnya kami memberikan daftar tidak penting dari beberapa aplikasi mekanika fluida. Selanjutnya kita akan menyebutkan beberapa yang paling relevan:

Pers hidrolik

Pers hidrolik adalah mesin yang didasarkan pada prinsip Pascal. Sumber: Wikimedia Commons.

Ini adalah mesin yang terdiri dari tabung dengan dua bagian penampang yang berbeda, penuh dengan cairan yang tidak dapat dimampatkan. Ketika suatu gaya diterapkan pada plunger di bagian sempit, ia dikalikan pada pintu keluar plunger yang lebih besar di bagian yang luas.

Kompresor

Mereka adalah mesin yang meningkatkan tekanan pada saat mereka menggusur cairan kompresibel tertentu, seperti gas. Dengan cara ini mereka memaksa mereka mengalir, sementara mereka mendapatkan energi yang dapat digunakan untuk melakukan pekerjaan mekanis.

Turbin

Mesin yang menggunakan cairan untuk memutar bilah atau baling -baling, yang juga melakukan pekerjaan mekanis.

AC

Sistem yang dipanaskan: pemanasan dan pendingin udara, didasarkan pada sifat -sifat cairan untuk termalisasi lingkungan.

Referensi

1. Cimbala, c. 2006. Mekanika Cairan, Fundamental dan Aplikasi. MC. Bukit Graw.
2. Franzini, J. 1997. Mekanika Cairan dengan Aplikasi Rekayasa. 9NA. Edisi. Bukit McGraw.
3. Mott, r.  2006. Mekanika Cairan. 4. Edisi. Pendidikan Pearson.
4. Potter, m. Mekanika Cairan. 3. Edisi. Thomson.
5. Tippens, hlm. 2011. Fisika: Konsep dan Aplikasi. Edisi ke -7. Bukit McGraw.