Sejarah Hidraulika

Sejarah ilmu hidraulika dimulai oleh Archimedes (287-212 SM) yang mengemukakan hukum benda terapung dan teori yang mendukungnya. Pada masa kekaisaran Romawi, beberapa saluran/terowongan air dibangun setelah diketahuinya hukum – hukum aliran air. Sesudah kemunduran  kekaisaran Romawi (476 SM), perkembangan ilmu hidraulika terhenti selama hampir 1000 tahun.

Ilmu hidraulika mulai berkembang lagi, ketika Leonardo da Vinci (1452–1519 ) melakukan penelitian mengenai aliran melalui saluran terbuka, gerak relative fluida dan benda yang terendam dalam air, gelombang, pompa hidraulis, dan sebagainya. Pada masatersebut muncul juga seorang ahli matematika Belanda yaitu Simon Stevin (1548-1620) yang menyumbang perkembangan ilmu hidrostatika. Hasil karyanya yang dipublikasi pada tahun 1586 memberikan analisisgayayang dilakukan oleh zat cair pada bidang terendam. Prinsip hidrostatika yang dikemukakan yaitu : pada bidang horizontal yang terendam di dalam zat cair bekerjagayayang besarnya sama dengan berat kolom zat cair di atas bidang tersebut. Selain itu juga perlu diingat karya dari Galileo (1564-1642) yang menemukan hukum benda jatuh dalam zat cair. Masa antara Leonardo da Vinci sampai dengan Galileo disebut dengan zaman Renaisance.

Pada zaman setelah renaisance dapat dicatat Evangelista Torricelli (1608-1647), murid Galileo, yang menemukan kecepatan aliran melalui lobang. Selanjutnya Edme Mariote (1620-1684) menentukan secara eksperimental nilai koefisien debit pada lobang. Pada masa yang sama, Robert Hooke (1635-1703), yang terkenal dengan teori elastisitas, meneliti tentang anemometer dan baling – baling yang akhirnya menjadi dasar dalam perkembangan baling – baling kapal. Antoin Parent (1666-1716) mempelajari kincir air dan mencari hubungan antara kecepatan roda dan kecepatan air untuk mendapatkan rendemen maksimal. Pada tahun 1692, Varigon menemukan pembuktian secara teoritis theorema Torricelli untuk aliran melalui lubang.

Pada abad ke-17, ilmu matematika dan mekanika mulai dikembangkan dalam ilmu hidraulika. Blaise Pascal (1623-1662), seorang ahli matematika terkenal, memberi sumbungan yang sangat penting pada bidang hidraulika dengan teori hidrostatika. Hokum Pscal tersebut menyatakan bahwa pada zat cair diam, tekanan hidrostatis pada suatu titik adalah sama dalam segala arah. Sir Isac Newton (1624-17280, ahli fisika terkenal juga memberikan sumbangan pada ilmu hidraulika dengan merumuskan hukun aliran fluida viskos (kental), yaitu bentuk hubungan antara tegangan geser yang terjadi dan gradien kecepatan.

Pada decade kedua dari abad ke-18, karena pengaruh mate-matika terapan ke teknik praktis, perkembangan ilmu hidraulika mengalami perubahan. Hidraulika teoritis terpisah dari hidraulika praktis. Hidraulika teoritis dikembangkan menjadi ilmu hidrodinamika. Kelahiran ilmu hidrodinamika tidak lepas dari sumbangan dari empat ahli mate-matika pada abad ke-18 yaitu Daniell Bernoulli, Leonard Euler, Clairault dan Jean d’Alembert. Hidrodinamika merupakan aplikasi ilmu mate-matika untuk analisis aliran fluida. Ilmu ini mempelajari gerak zat cair ideal. Bernoulli (1700-1782) mengemukakan hukum kekekalan energi dan kehilangan energi selama pengairan. Studi mate-matika yang dilakukan oleh d’Alembert (1717-1783) dan Clairault (1713-1765) yang kemudian di sempurnakan oleh Leonard Euler (1767-1783) merupakan dasar dari ilmu hidrodinamika. Persamaan yang menggambarkan aliran fluida ideal dikenal dengan persamaan Euler. Rintisan keempat ahli tersebut kemudian dilanjutkan oleh banyak ahli. Dapat disebutkan disini, Louis Nafier (1785-1836) dan Sir Geoege Stokes (1819-1903) yang menyempurnakan persamaan Euler menjadi persamaan gerak fluida viskos, yag dikenal dengan persamaan Nafier-Stokes. Sir George Airy (1801-1892) menemukan persamaan  gelombang amplitude kecil; Hermann von Helmholtz (1821-1894) mempelajari aliran vortex, garis arus, analisis dimensi, dan sebagainya. Lord Kelvin (1824-1907) mengembangkan teori dinamika untuk berbagai bidang dan penemuannya yang terpenting adalah hokum pertama dan kedua thermodinamika. Lord Rayleigh (1842-1919) orang pertama yang mempopulerkan prinsip-prinsip kesebangunan dan analisis dimensi.

Perkembangan hidrodinamika terpisah dengan studi hidraulika eksperimen, yang juga berkembang sangat pesat pada abad ke 18 dan 19. Hendri Pitot (1695-1771) menemukan alat untuk mengukur kecepatan aliran zat cair, dan alat tersebut kemudian dikenal dengan tabung Pitot. Antoine Chezi (1718-1798) mempelari tahanan hidraulis yang kemudian dikenal dengan rumus Chezy untuk aliran melalui saluran terbuka. Jean Borda  (1733-1799) mempelajari aliran melalui lobang dan orang pertama yang menggunakan faktor 2g secara eksplisit dalam rumus-rumus  hidraulika. Dapat disebut disini beberapa ahli lainnya seperti  jean Babtise Belanger (1789-1874) yang mempelajari garis pembendungan (backwater); Benoit Fourneyron (1802-1867) mengembangkan turbin hidraulis; Gasper de Coriolis (1792-1843) mempelajari distribusi kecepatan aliran dan pengaruh perputaran bumi terhadap aliran. Jean Louis Poiseuille (1799-1869) mengembangkan persamaan aliran laminer, Barre de Saint Venan (1797-1886) mempelajari gerak gelombang disaluran terbuka: Arsene Dupuit (1804-1866) mengembangkan hidraulika air tanah; Antoine Charles Bresse (1822-1883) melakukan studi hitungan profil muka air. Henri Darcy (1803-1858) mengemukakan hukun tahaan aliran melalui aliran pipa yang diturunkan berdasarkan percobaan pipa, dan aliran melalui media berpori. Paul du Boys (1847-1924) melakukan penelitian gerak sedimen dasar di saluran dan sungai. Henri-Emile Bazin (1829-1917) melakukan studi ditribusi kecepatan pada arah transversal saluran dan mengusulkan rumus kekasaran dinding saluran dalam bentuk koefisien Chezy. Pada saat yang hampir bersamaan dengan Darcy dan Bazin. Emile Oscar Ganguiller (1818-1894) dan Wilhelm-Rudolph Kutter (1818-1888) juga mengusulkan rumus tahanan aliran. Rumus serupa juga diusulkan Philippe-Gaspard Gauckler (1826-1905) dan Robert Manning (1816-1897). Giovanni Venturi (1746-1822) mempelajari pengaruh perubahan penampang pipa dan saluran terhadap tekanan dan profil aliran. Osborn Reynolds (1842-1912) mengembangkan teknik model fisik gerak sedimen dasar dan meneliti masalah kavitasi. Selain itu dia juga mengusulkan bilangan tak berdimensi yang dikenal dengan angka Reynolds, dan meneliti kondisi aliran Laminer, Turbulen dan kritis.

Pada sekitar akhir abad ke 19 dan awal abad ke 20 terjadi perkembangan yang sangat penting dalam sejarah ilmu hidraulika Ludwig Frandtl (1875-1953) menggabungkan teori hidrodinamika dan hidraulika eksperimen menjadi ilmu  mekanika fluida. Sampai saat ini Frandtl dianggap sebagai pencetus lahirnya ilmu  mekanika fluida. Karyanya yang terpenting adalah konsep lapis batas (1901). Murid beliau yaitu Paul Heinrich Blasius meneliti aliran melalui pipa halus dan mengusulkan hubungan antara koefisien gesekan dan angka Reynolds; dan Johann Nikuradse  meneliti aliran melalui pipa kasar.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Forum untuk berdiskusi dan berbagi pengetahuan atau informasi seputar teknik

https://insinyur.id/