Apa itu Fluida?

Penerapan sifat fisik cairan dan gas sebagai fluida untuk melakukan operasi logika yang mengontrol sistem mekanis lainnya disebut fluidika. Hidrolik dan pneumatik, masing-masing, mulai dari Revolusi Industri yang dimulai sekitar akhir 1700-an, memberikan landasan. Studi selanjutnya tentang dinamika fluida — khususnya cairan — berkembang menjadi model teoretis dari perilaku prediktif. Ini memberi para insinyur kerangka kerja untuk memahami sakelar dan sirkuit logika lainnya yang menjadi pelopor elektronik modern. Meskipun sirkuit digital mendominasi dunia saat ini, prosesor fluidic tetap digunakan secara kritis.

Fluida tidak menjadi bingung dengan kompresi atau ekspansi cairan dan gas sebagai sumber daya hidrolik atau pneumatik. Sebaliknya, aliran fluida dipahami sebagai media yang mampu mengubah karakternya, membawa informasi ini dan mentransmisikannya ke aliran lain. Fungsi inti dari perangkat fluidic tidak memiliki bagian yang bergerak.

Kumpulan asumsi pertama tentang dinamika fluida adalah fisika Newton dari mekanika klasik. Untuk ini ditambahkan variabel kecepatan, tekanan, kepadatan dan suhu sebagai fungsi ruang dan waktu. Hukum tambahan sangat penting – “asumsi kontinum,” bahwa karakteristik aliran fluida dapat dijelaskan tanpa memperhitungkan fakta yang diketahui bahwa fluida terdiri dari partikel molekuler yang tersembunyi. Baik fisikawan teoritis dan empiris terus memperluas pemahaman komputasi tentang viskositas, turbulensi, dan fitur aneh lainnya dari fluida yang bergerak. Insinyur telah mengikuti dengan perangkat fluidic yang semakin canggih.

Teknologi fluidics tidak memiliki kesempatan penuh untuk matang. Sirkuit logika pertama, termasuk amplifier dan dioda, ditemukan pada awal 1960-an. Secara bersamaan, konsep yang sama dari penguatan sinyal dan transmisi direalisasikan menggunakan aliran elektron, dan penemuan transistor solid state mengantarkan revolusi digital.

Aliran fisik fluida, tentu saja, tidak dapat menandingi kecepatan elektron. Sebuah prosesor sinyal fluidic biasanya memiliki kecepatan operasi hanya beberapa kilohertz. Tidak seperti elektron, bagaimanapun, aliran massa cairan atau gas tidak terpengaruh oleh interferensi elektromagnetik atau ionik. Oleh karena itu, fluidic tetap diperlukan untuk mengontrol beberapa sistem yang tidak toleran terhadap kegagalan, seperti avionik militer. Fluida juga telah berkembang menjadi pemroses data analog yang efektif karena sifat fluida yang mengalir sebagai gelombang.

Salah satu tantangan utama fluidika adalah bahwa prinsip-prinsip dinamika fluida tampaknya berbeda menurut skala. Yang pasti, ahli iklim belum sepenuhnya memahami bagaimana perilaku air atau arus udara yang sangat besar. Demikian juga, para ilmuwan telah menemukan bahwa cairan berperilaku sangat berbeda ketika dipelajari pada skala nanoteknologi. Studi masa depan dan penerapan yang terakhir, yang disebut nano-fluida, menimbulkan kemungkinan sirkuit yang jauh lebih cepat dan lebih kompleks, termasuk beberapa susunan gerbang untuk pemrosesan paralel.