Akışkan, bulundukları kapların biçimini alan gaz ve sıvılardır. Akışkanlar Mekaniği ise, akışkanların özelliklerini ve etkilerini inceleyen mühendislik dalıdır. Diğer bir ifade ile Akışkanlar mekaniği, akışkan olarak adlandırılan maddelerin fiziksel davranışlarını inceleyen bilim dalı demektir. Akışkanlar mekaniği, meteoroloji, hidroloji gibi günlük yaşamı ilgilendiren birçok bilim dalının dayanacağı kuramsal temelleri saptar.
Tarih öncesi dönemlerden başlayarak insanların su ve rüzgarı bir enerji olarak kullanmaları, bu akışkanların dengeli ve hareketli durumlarıyla ilgili yasaların araştırılmasına yol açtı. Arşimet‘in (M.Ö. 3. yüzyıl) yüzmeyle ilgili bulduğu yasalar bu konudaki bilimsel saptamaların ilki sayılır.
Leonardo da Vinci, akışkanların hareketinin (alaşının) bir mühendislik dalı olduğunu belirterek, akışkanlar mekaniğinin temel konuların saptadı: Dalgalar, burgaçlar (anafor), yüzen cisimler, borularda akış, suyun aşındırma gücü, akıntılar vb.
Hollandalı matematikçi Simon Stevin’in hidrostatikle ilgili kitabı, Toriçelli ve Blaise Pascal‘ın saptadıkları, adlarıyla anılan sıvılarla ilgili yasalar, akışkanlar mekaniğine önemli katkılarda bulundu. Akışkanlar mekaniği, akışkanların durumuna göre ikiye ayrılır. Hareket durumundaki akışkanların özelliklerinin incelenmesi, akışkanlar mekaniği adını alır. Sıvılar hidrodinamik, gazlar aerodinamik adlı bilim dallarının konularıdır. Denge durumundaki akışkanların özelliklerini inceleyen dal, akışkanlar statiği adını alır. Akışkanlar statiğinin temel konusu sıvılardır. Ancak bazı ilkeler sıvılara da uygulanır.
Akışkanlar Mekaniğinin Tanımı
Akışkanlar Mekaniği, mekanik kuvvet ve hareket bilimidir. Akışkanlar mekaniğinde akışkanların hareketini ve etki eden kuvvetleri konu alan bilim dalıdır. Günlük yaşantımızda önemli yeri olan, nefes aldığımız hava, içtiğimiz su, süt, ulaşım araçlarında kullanılan benzin, mazot, yakıt olarak kullandığımız doğal gaz, kalorifer sıvı yakıtı, damarlarımızda dolaşan kan, hepsi akışkanlara birer örnektir.
Akışkanlar mekaniği ikiye ayrılır. Akışkanlar statiği, akışkanın denge hâlini inceler. Akışkanlar dinamiği, akışkanın hareketini inceler. Eğer bir akışkanın yoğunluğu sıcaklık ve basınçla çok az değişiyorsa bu tip akışkana sıkıştırılamayan akışkan; akışkanın yoğunluğu sıcaklık ve basınçla önemli bir miktarda değişiyorsa bu tip akışkana da sıkıştırılabilen akışkanadı verilir.
Yüz kilog ramağırlığında silindirik bir cisim düşünelim. Bu cismi çelik bir çubuk kullanarak tavana asarsak çubuğa bir gerilme kuvveti uygulayacaktır.
Gerilim = kuvvet / kuvvetin etki ettiği alan olarak tanımlanırsa, çubuğa bir gerilme gerilimi etki etmektedir denilebilir. Yüz kilogramlık bu cisim gene bir çelik çubuğun üzerinde yere konursa, çubuğa bu defa etki eden gerilim, sıkıştırma gerilimidir. Mekanikte çok karşılaşılan bu gerilme gerilimi ve sıkıştırma geriliminden başka birde kayma gerilimi vardır. Yüz kilogramlık cismi, kendi çapından biraz daha büyük çaplı ve iç yüzeyi zamk gibi akışı zor bir sıvı madde ile kaplanmış düşey konumlu bir boru içinden aşağıya doğru, yer çekimi kuvveti etkisi altında kaydırdığımızda, cisim ile boru arasındaki sıvıya etki eden kuvvete kayma kuvveti ve silindirik cismin yan alanına göre ifade edilmiş birim alandaki kuvvete de kayma gerilimi denir.
Katılar çok büyük kayma kuvvetlerine sürekli olarak karşı koyabilen maddelerdir. Akışkanlar ise çok küçük olsa bile bir kayma kuvvetine sürekli olarak direnç gösteremeyen maddelerdir. Bir kayma kuvvetinin etkisinde kaldıklarında, akışkanlar hareket etmeye başlar ve kayma kuvveti etki ettiği sürece akışkanların hareketi de devam eder.