Perbedaan Benda Padat dan Fluida Berdasarkan Tegangan Geser

Definisi Umum Fluida

Dalam mekanika fluida, istilah fluida digunakan untuk menyatakan zat cair dan gas. Perbedaan mendasar antara benda padat (solid) dan fluida tidak ditentukan oleh bentuk atau kekerasan, melainkan oleh respon material terhadap tegangan geser.

Tegangan Geser (Shear Stress)

Tegangan geser (shear stress) adalah gaya yang bekerja sejajar (tangensial) terhadap suatu permukaan, dibagi dengan luas permukaan tersebut. Tegangan ini cenderung menyebabkan bagian-bagian material bergeser relatif satu sama lain.

Respon Benda Padat terhadap Tegangan Geser

Apabila suatu tegangan geser tangensial diberikan pada permukaan benda padat, maka:

Benda padat akan mengalami deformasi terbatas (finite deformation).
Setelah deformasi tertentu tercapai, benda padat dapat berada dalam kesetimbangan statis, meskipun tegangan geser tetap bekerja.
Besar tegangan geser umumnya sebanding dengan besar deformasi yang terjadi.

Dengan kata lain, benda padat mampu menahan tegangan geser tanpa mengalami deformasi yang terus-menerus.

Respon Fluida terhadap Tegangan Geser

Sebaliknya, apabila tegangan geser tangensial diberikan pada permukaan suatu fluida, maka:

Fluida tidak dapat mencapai keadaan kesetimbangan statis.
Fluida akan mengalami deformasi yang terus berlangsung selama tegangan geser dipertahankan.
Yang bersifat sebanding dengan tegangan geser bukanlah besar deformasi, melainkan laju deformasi (rate of deformation).

Sifat inilah yang menyebabkan fluida mengalir (flow) ketika dikenai tegangan geser.

Definisi Fluida Secara Mekanika

Berdasarkan respon terhadap tegangan geser, fluida dapat didefinisikan sebagai material yang tidak mampu menahan tegangan geser tanpa mengalami deformasi yang berlangsung terus-menerus. Definisi ini berlaku baik untuk zat cair maupun gas, dan menjadi dasar utama dalam mekanika fluida dan aerodinamika.