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O número de Froude é um adimensional utilizado na hidráulica em condutos abertos a fim de determinar o tipo de regime de escoamento: subcrítico, crítico ou supercrítico. Admita um canal retangular de 3 m de largura por onde escoa água com vazão de 14 m³/s. Um vertedor de parede espessa está posicionado em uma determinada seção provocando um ressalto de fundo com 0,60 m de altura, em relação ao fundo do canal, a jusante. Calcule o número de Froude (Fr) e determine o tipo de escoamento. Considere a aceleração da gravidade 10 m/s². a. Fr = 0,27. Escoamento subcrítico. b. Fr = 3,18. Escoamento supercrítico. c. Fr = 1,70. Escoamento supercrítico. d. Fr = 0,29. Escoamento subcrítico. e. Fr = 1,00. Escoamento crítico.
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wilson morais santos

há 2 meses

Respostas

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há 2 meses

Para calcular o número de Froude (Fr), utilizamos a fórmula: \[ Fr = \frac{V}{\sqrt{g \cdot h}} \] onde: - \( V \) é a velocidade do escoamento, - \( g \) é a aceleração da gravidade (10 m/s²), - \( h \) é a altura da coluna de água. Primeiro, precisamos calcular a área da seção transversal do canal e a velocidade do escoamento. 1. Área da seção transversal (A): - O canal é retangular, então: \[ A = largura \times altura \] - A altura (h) do escoamento é a altura do ressalto mais a altura do canal. Para simplificar, vamos considerar a altura do canal como a altura do ressalto, que é 0,60 m. \[ A = 3 \, m \times 0,60 \, m = 1,8 \, m² \] 2. Velocidade do escoamento (V): - A vazão (Q) é dada como 14 m³/s. \[ V = \frac{Q}{A} = \frac{14 \, m³/s}{1,8 \, m²} \approx 7,78 \, m/s \] 3. Cálculo do número de Froude (Fr): - Agora, substituímos os valores na fórmula: \[ Fr = \frac{7,78}{\sqrt{10 \cdot 0,60}} \] \[ Fr = \frac{7,78}{\sqrt{6}} \] \[ Fr \approx \frac{7,78}{2,45} \approx 3,18 \] Agora, analisamos o resultado: - Se \( Fr < 1 \), o escoamento é subcrítico. - Se \( Fr = 1 \), o escoamento é crítico. - Se \( Fr > 1 \), o escoamento é supercrítico. Como \( Fr \approx 3,18 \), isso indica que o escoamento é supercrítico. Portanto, a alternativa correta é: b. Fr = 3,18. Escoamento supercrítico.

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