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Calor e Fluidos

Calculadora do Número de Froude (Regime em Canais Abertos)

Número de Froude de um escoamento num canal, rio ou descarregador a partir da velocidade e da altura, com a indicação de ser subcrítico ou supercrítico e a altura crítica.

Resultados

Número de Froude 0,639
Regime do escoamento Subcrítico (lento e fundo) — as perturbações propagam-se para montante
Velocidade de uma onda pequena à superfície 3,13 m/s
Energia específica do escoamento 1,204 m
Altura crítica (canal retangular, mesmo caudal por metro de largura) 0,742 m
Como varia
Número de FroudeVelocidade 0,0 – 4,0. Número de Froude: 0 → 1,27732Número de Froude00,511,50,01,02,03,04,0Velocidade (m/s)

A linha tracejada marca o valor que escreveu.

O que faz esta ferramenta

O número de Froude compara a velocidade do escoamento com a velocidade √(g·h) a que viaja uma onda pequena sobre água dessa profundidade. Abaixo de 1 o escoamento é subcrítico — lento e fundo, e as ondulações propagam-se para montante; acima de 1 é supercrítico — rápido e pouco fundo, e as ondulações são arrastadas para jusante. Perto de 1 a superfície é instável e formam-se ondas. O ressalto hidráulico é o que acontece quando um escoamento supercrítico passa a subcrítico, como ao pé de um descarregador. Num canal não retangular use a altura hidráulica (área ÷ largura à superfície).

Fórmula

Fr = v ÷ √(g × h) · Fr < 1 subcritical, Fr = 1 critical, Fr > 1 supercritical · specific energy E = h + v² ÷ 2g

Variáveis

SímboloSignificadoUnidade
vVelocidadem/s
hProfundidadem
FRNúmero de Froude—
CLRegime do escoamento—
CWVelocidade de uma onda pequena à superfíciem/s
SEEnergia específica do escoamentom
YCAltura crítica (canal retangular, mesmo caudal por metro de largura)m

Exemplo resolvido

  • Velocidade2 m/s
  • Profundidade1 m
  • Número de Froude0,639
  • Regime do escoamentoSubcrítico (lento e fundo) — as perturbações propagam-se para montante
  • Velocidade de uma onda pequena à superfície3,13 m/s
  • Energia específica do escoamento1,204 m
  • Altura crítica (canal retangular, mesmo caudal por metro de largura)0,742 m

Limitações

  • A fórmula assume condições ideais: sem perdas por atrito, sem resistência do ar e sem perdas de rendimento, a não ser que as introduza.
  • O resultado é uma estimativa baseada apenas nos valores que introduziu. Situações reais incluem muitas vezes fatores que esta calculadora desconhece.