Calculadora do número de Froude

O número de Froude é uma razão adimensional que compara a inércia do fluido com o efeito restaurador da gravidade. Ele é especialmente importante na hidráulica de canais abertos, vertedouros, rios, projeto naval, estudos de ondas e outros escoamentos com superfície livre. Esta calculadora usa Fr = v/√(gL), em que v é a velocidade representativa, g é a aceleração da gravidade e L é o comprimento característico. A gravidade padrão é tomada como 9.80665 metros por segundo ao quadrado. A escolha do comprimento característico depende do problema. Em canais abertos retangulares, a profundidade hidráulica costuma ser a área de escoamento dividida pela largura da superfície e equivale à profundidade física em um canal retangular largo. Projetistas navais frequentemente usam o comprimento na linha d'água para comparar a geração de ondas das embarcações. Velocidade e comprimento devem usar unidades compatíveis para que a razão final permaneça adimensional. Um número de Froude abaixo de um descreve escoamento subcrítico. Perturbações na superfície podem se propagar tanto para montante quanto para jusante, e controles a jusante podem influenciar o nível d'água a montante. Quando Fr é igual a um, a velocidade das ondas e a velocidade média do fluxo coincidem, produzindo escoamento crítico e energia específica mínima para uma vazão dada. Acima de um, o escoamento é supercrítico: perturbações não se propagam para montante, o fluxo tende a ser raso e rápido, e um ressalto hidráulico pode ocorrer na transição para condições subcríticas. Ressaltos dissipam muita energia e frequentemente são contidos de forma deliberada em bacias de dissipação projetadas a jusante de comportas ou vertedouros. Essa classificação simples se aplica mais diretamente ao escoamento em canais abertos quando se usa a profundidade hidráulica. Canais reais podem ter velocidade não uniforme, geometria irregular, declividade do leito, turbulência e trechos de escoamento rapidamente variado que exigem análise mais detalhada. Para embarcações, o número de Froude oferece uma condição de semelhança útil para modelos reduzidos, pois os padrões de ondas dependem fortemente da gravidade. Ele não substitui a semelhança do número de Reynolds para efeitos viscosos. Use esta calculadora para verificações rápidas, escalonamento de modelos, ensaios em canais e interpretação hidráulica preliminar; para decisões finais de engenharia, aplique equações específicas da geometria e normas locais.