Penerbangan modern tidak akan mungkin tanpa analisis aerodinamis berdasarkan prinsip-prinsip dasar mekanika fluida. Meskipun "cairan" sering identik dengan "cair" dalam bahasa percakapan, konsep ilmiah tentang fluida berlaku untuk gas dan cairan. Ciri khas fluida adalah kecenderungan untuk mengalir -- atau, dalam bahasa teknis, berubah bentuk secara terus-menerus -- di bawah tekanan. Konsep tekanan berkaitan erat dengan karakteristik penting dari fluida yang mengalir.
Kekuatan Tekanan
Definisi teknis tekanan adalah gaya per satuan luas. Tekanan dapat lebih bermakna daripada besaran-besaran yang terkait, seperti massa atau gaya, karena konsekuensi praktis dari berbagai skenario seringkali bergantung terutama pada tekanan. Misalnya, jika Anda menggunakan ujung jari untuk menerapkan gaya ke bawah ringan pada mentimun, tidak ada yang terjadi. Jika Anda menerapkan kekuatan yang sama dengan bilah pisau tajam, Anda mengiris mentimun. Gayanya sama tetapi tepi bilah memiliki luas permukaan yang jauh lebih kecil, dan dengan demikian gaya per satuan luas -- dengan kata lain, tekanan -- jauh lebih tinggi.
Kekuatan yang Mengalir
Tekanan berlaku untuk fluida dan benda padat. Anda dapat memahami tekanan fluida dengan memvisualisasikan air yang mengalir melalui selang. Fluida yang bergerak memberikan gaya pada dinding bagian dalam selang, dan tekanan fluida setara dengan gaya ini dibagi dengan luas permukaan bagian dalam selang pada titik tertentu.
Energi terbatas
Jika tekanan sama dengan gaya dibagi luas, tekanan juga sama dengan gaya dikali jarak dibagi luas dikali jarak: FD/AD=P. Luas kali jarak setara dengan volume, dan gaya dikali jarak adalah rumus kerja, yang dalam situasi ini setara dengan energi. Dengan demikian, tekanan fluida juga dapat didefinisikan sebagai kerapatan energi: energi total fluida dibagi dengan volume di mana fluida mengalir. Untuk kasus fluida yang disederhanakan yang tidak mengubah ketinggian saat mengalir, energi total adalah jumlah energi tekanan dan energi kinetik dari molekul-molekul fluida yang bergerak.
Energi yang Dihemat
Hubungan mendasar antara tekanan dan kecepatan fluida ditangkap dalam persamaan Bernoulli, yang menyatakan bahwa energi total dari fluida yang bergerak adalah kekal. Dengan kata lain, jumlah energi akibat tekanan dan energi kinetik tetap konstan bahkan ketika volume aliran berubah. Dengan menerapkan persamaan Bernoulli, Anda dapat menunjukkan bahwa tekanan sebenarnya berkurang ketika cairan bergerak melalui penyempitan. Energi total sebelum penyempitan dan selama penyempitan harus sama. Sesuai dengan kekekalan massa, kecepatan fluida harus meningkat dalam volume yang menyempit, dan dengan demikian, energi kinetik juga meningkat. Energi total tidak dapat berubah, sehingga tekanan harus diturunkan untuk mengimbangi peningkatan energi kinetik.