O número de Froude é um importante adimensional usado para definir o regime de escoamento em canais abertos. Dessa forma, pode ser visto se o fluxo é dominado por forças de inércia ou por forças de gravidade. Equação de Froude: Fr = V/ √g⋅y, onde: V é a velocidade, g = 9,81 é a gravidade e y é a profundidade hidráulica. Seja um canal retangular com largura b de 6 m, com coeficiente de rugosidade n de 0,013 e com declividade So = 0,0004 m/m. Sabendo-se que esse escoa uma vazão Q de 10 m3/s e que a altura da lâmina de água do fluxo uniforme H0 é de 1,2 m, o regime de escoamento desse canal quanto ao número de Froude é
- A)subcrítico;
Certa: como Fr ficou menor que 1, o escoamento é subcrítico.
- B)turbulento;
Errada: turbulento é classificação ligada ao número de Reynolds, não ao número de Froude.
- C)crítico;
Errada: regime crítico exigiria Fr igual a 1, e aqui o valor é bem menor.
- D)laminar;
Errada: laminar também é classificação associada ao número de Reynolds, não ao Froude.
- E)supercrítico.
Errada: supercrítico ocorre quando Fr é maior que 1, o que não acontece neste caso.
Gabarito: A
O número de Froude compara a velocidade do escoamento com a influência da gravidade. Em canais abertos, ele é o teste clássico para saber se o fluxo está tranquilo, em transição ou “correndo demais” para a profundidade disponível. Se Fr for menor que 1, o escoamento é subcrítico; se for igual a 1, é crítico; e se for maior que 1, é supercrítico. Neste exercício, primeiro você acha a velocidade média no canal. Como a seção é retangular, a área molhada é A = b.H = 6 x 1,2 = 7,2 m2. Então V = Q/A = 10/7,2 = 1,39 m/s, aproximadamente. Agora entra o Froude: Fr = V/sqrt(g.y) = 1,39/sqrt(9,81 x 1,2). Isso dá cerca de 0,41. Como o valor ficou abaixo de 1, o escoamento é subcrítico. Em linguagem de prova: a gravidade “manda mais” que a inércia nessa situação. As alternativas com turbulento e laminar tentam confundir você com classificação de regime por Reynolds, não por Froude. Aqui, a leitura correta depende do adimensional de Froude mesmo, então o gabarito é a letra A.