O número de Froude é o número adimensional utilizado para classificar os escoamentos em função da forma de apresentação de sua energia.
Sua fórmula geral é Fr = v / raiz(g*Hm) , em que: v = velocidade, g = gravidade, Hm = altura hidráulica ou média. Como todo número adimensional, não tem unidade de medida.
Utilizando o número de Froude, classifique o escoamento de um canal trapezoidal com as seguintes condições:
Q = 370 l/s.
Área molhada = 0,45 m².
Largura de topo = 0,6 m.
Marque a alternativa que apresenta o valor de Froude e a classificação correta.
a) 0,30; subcrítico.
b) 0,82; subcrítico.
c) 0,75; supercrítico.
d) 0,8; supercrítico.
e) 0,3; supercrítico.
POR FAVOR, RESPOSTA COM CALCULO!
Soluções para a tarefa
Resposta:
Resposta correta 0,30; subcrítico.
Explicação:
370/1000 = 0.37
0,45-0,6 = -0.15
g = 9.8
V= 0.37
Hm= 0.15
g= 9.8
fr= V / √ 9.8 * √ Hm
fr= 0.37 / √9.8 * √ 0.15
fr = 0.37 / 1.21
fr = 0.30
O escoamento do canal trapezoidal possuí número de Froude igual a 0,30, ou seja, se trata de um escoamento subcrítico. A alternativa correta é a letra A.
Número de Froude
O número de Froude é usado para classificar o escoamento crítico de um conduto livre, sendo dado por:
Fr = v/√(g.Hm)
Sendo:
- v = velocidade do escoamento
- g = aceleração da gravidade
- Hm = profundidade média
A profundidade média em um canal trapezoidal é dada por:
Hm = A/B
Sendo:
- A = área molhada
- B = Largura do topo
Conforme o resultado do número de Froude o escoamento é classificado com:
- Fr = 1 - Escoamento crítico;
- Fr > 1 - Escoamento rápido/torrencial.supercrítico V > Vcr;
- Fr < 1 - Escoamento lento/fluvial/subcrítico V <Vcr.
Para o exercício, temos: A - 0,45m²; B = 0,60 m; Q = 370 l/s.
Profundidade média
Hm = 0,45 m²/0,60 m => Hm = 0,75 m
Velocidade do escoamento
v = Q/A = > v = 0,370 m³/s/0,45 m²
v = 0,82 m/s
Número de Froude
Fr = v/√(g.Hm) => Fr = 0,82m/s/√(10m/s².0,75m)7
Fr = 0,30
Como Fr < 1, temos um escoamento subcrítico!
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