Questão de Engenharia Civil · FGV MP-SC 2022 (nº 74)

O número de Froude indica se o escoamento em canais abertos é dominado pela inércia (fluxo rápido) ou pela gravidade (fluxo lento), classificando-o em subcrítico, crítico ou supercrítico. Ele compara a velocidade do fluxo com a velocidade de uma onda de gravidade superficial.

Cálculo:

1. Área da seção transversal (A): Para um canal retangular, $A = b \cdot y = 6 \, \text{m} \cdot 1.2 \, \text{m} = 7.2 \, \text{m}^2$.
2. Velocidade média (V): $V = \dfrac{Q}{A} = \dfrac{10 \, \text{m}^3/\text{s}}{7.2 \, \text{m}^2} \approx 1.389 \, \text{m/s}$.
3. Número de Froude (Fr): $Fr = \dfrac{V}{\sqrt{g \cdot y}} = \dfrac{1.389}{\sqrt{9.81 \, \text{m/s}^2 \cdot 1.2 \, \text{m}}} = \dfrac{1.389}{\sqrt{11.772}} = \dfrac{1.389}{3.431} \approx 0.405$.

Classificação do regime de escoamento:

• Se $Fr < 1$: Escoamento subcrítico.
• Se $Fr = 1$: Escoamento crítico.
• Se $Fr > 1$: Escoamento supercrítico.

Como $Fr \approx 0.405 < 1$, o regime de escoamento é subcrítico.

Comentário das alternativas:

• (A) Correta: O cálculo do número de Froude resultou em aproximadamente 0.405, que é menor que 1, caracterizando um escoamento subcrítico.
• (B) Incorreta: O regime turbulento é determinado pelo número de Reynolds, que avalia a relação entre forças de inércia e viscosas, e não pelo número de Froude. Esta é a armadilha mais tentadora, pois confunde a classificação de regimes de escoamento em geral (laminar/turbulento) com a classificação específica para canais abertos (subcrítico/crítico/supercrítico).
• (C) Incorreta: O escoamento crítico ocorre quando o número de Froude é igual a 1.
• (D) Incorreta: O regime laminar é determinado pelo número de Reynolds, não pelo número de Froude.
• (E) Incorreta: O escoamento supercrítico ocorre quando o número de Froude é maior que 1.