WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-09-28T22:36:35Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

[[Datoteka:Boat models by William Froude.JPG|mini|desno|300px|Plovila koje je koristio William Froude za mjerenje otpora kretanja ]]
[[Datoteka:Tryweryn-raft.jpg|mini|300px|desno|Gumeni čamac je naišao na hidraulički skok]]
[[Datoteka:Turnagain-bore.jpg|300px|mini|desno|Plimni val prodire u uvalu Cook, [[Aljaska]]]]
[[Datoteka:Mtbspatrolingforeboats.jpg|desno|300px|mini|Torpedni čamci]]
[[Datoteka:Usain Bolt smiling Berlin 2009.JPG|desno|300px|mini|Usain Bolt]]
[[Datoteka:Nin (bura).jpg|mini|desno|300px|Snaga bure, [[Nin]]]]
'''Froudeov broj''' u [[Mehanika fluida|mehanici fluida]] opisuje pojavu nastanka [[hidraulički skok|hidrauličkog skoka]], koji se javlja pri prijelazu nadkritičnog u podkritično strujanje. Hidraulički skok nastaje kada je Fr ~ 1. U njemu dolazi do disipacije energije i do pretvaranja [[kinetička energija|kinetičke energije]] nadkritične struje (velika brzina strujanja U) u potencijalnu energije podkritične struje (velika dubina fluida h). Hidraulički je skok uglavnom [[Turbulencija|turbulentan]], posebno u dvije dimenzije, ali to nije nužno ispunjeno. On je nazvan po Williamu Froudeu. <ref> Chanson Hubert: [http://espace.library.uq.edu.au/view/UQ:165002] "Development of the Bélanger Equation and Backwater Equation by Jean-Baptiste Bélanger (1828)", 2009., publisher=Jl of Hyd. Engrg, ASCE </ref>

Froudeovim brojem se određuje otpor kretanju nekog objekta kroz vodu, a služi nam za usporedbu [[Brod|plovila]] različitih veličina i glasi:

:<math>
\mathrm{Fr} = \frac{V}{c}
</math>

gdje je: ''V'' – brzina strujanja, i ''c'' - brzina širenja vodenih [[val]]ova. Na taj način Froudeov broj se podudara s [[Mach|Machovim brojem]]. Što je veći Froudeov broj, to je veći otpor kretanja plovila kroz vodu.

==Povijest==
Za protok vode u vodenim [[kanal]]ima, 1828. [[Jean Baptiste Charles Belanger|Bélanger]] je uveo odnos [[brzina|brzine]] [[Laminarno strujanje|strujanja]] i kvadratnog korijena [[ubrzanje sile teže|ubrzanja zbog gravitacije]] pomnožen s dubinom strujanja. Kada je odnos manji od jedinice, onda imamo podkritično strujanje, a kada je odnos veći od jedinice, onda imamo nadkritično strujanje. <ref> Bélanger Jean-Baptiste; "Essai sur la Solution Numérique de quelques Problèmes Relatifs au Mouvement Permanent des Eaux Courantes", 1828., publisher=Carilian-Goeury </ref>

William Froude je vršio mjerenje otpora kretanja plovila i došao do odnosa brzine plovila i njegove duljine:

<math>\mathrm{odnos\ brzine\ i\ duljine} =\frac {V}{\sqrt \mathrm{LWL} }</math>

gdje je:

:v - brzina u [[čvor]]ovima
:LWL - duljina vodene linije u [[stopa|stopa]]ma

Kasnije je taj odnos pretvoren u bezdimenzionalan odnos, koji je kasnije dobio naziv Froudeov broj.

==Primjene Froudeovog broja==

===Hidrodinamika plovila===
Za plovilo se Froudeov broj određuje kao: <ref> Newman John Nicholas: "Marine hydrodynamics", 1977., publisher= MIT Press, Cambridge, Massachusetts </ref>

:<math>\mathrm{Fr} = \frac{V}{\sqrt{gL}},</math>

gdje je: ''V'' – brzina plovila, ''g'' – [[ubrzanje sile teže]] i ''L'' – duljina vodene linije broda. To je vrlo važna karakteristika plovila, čime se određuje njegov otpor kretanju i djelovanju [[val]]ova. Prema Froudeovom broju plovila se dijele na:
*deplasmanske - Fr < 1
*poludeplasmanske – 1 < Fn < 3
*glisirajuće – Fn > 3

===Valovi u plitkoj vodi===
Za valove u plitkoj vodi, kao što je [[plimni val]] ili [[hidraulički skok]], Froudeov broj određuje kao:

:<math>
\mathrm{Fr} = \frac{V}{\sqrt{gd}}.
</math>

gdje je: ''d'' – dubina vode. Za Fr < 1 protok vode se naziva podkritična struja, dok za Fr > 1 protok vode se naziva nadkritična struja. Kada je Fr ≈ 1 protok vode se naziva kritična struja. <ref> Frank M. White: "Fluid Mechanics", 4th edition, McGraw-Hill, 1999.</ref>

===Mješalice===
Kod mješanja fluida, Froudeov broj određuje kada će se pojaviti vrtlog. Budući je brzina vrha mješalice ''N x d'', gdje je ''N'' brzina okretanja (okretaja/min) i ''d'' – promjer mješalice, Froudeov broj iznosi:

:<math>\mathrm{Fr}=\frac{N^2d}{g}.</math>

===Denzimetrijski Froudeov broj===
Denzimetrijski Froudeov broj se određuje kao:

:<math>\mathrm{Fr}=\frac{u}{\sqrt{g' h}}</math>

gdje je: ''g''' reducirano ubrzanje sile teže:

:<math>g' = g{\rho_1-\rho_2\over {\rho}}</math>

===Froudeov broj za trčanje===
Kod proučavanja dvonožnog hodanja, hodanje se promatra kao [[njihalo]], a centar se nalazi u [[Težište|težištu]] [[Tijelo (biologija)|tijela]]. Froudeov broj se određuje kao odnos [[Centrifugalna i centripetalna sila|centripetalne sile]] oko centra kretanja i [[Težina|težine]] onoga koji hoda: <ref> "Froude and the contribution of naval architecture to our understanding of bipedal locomotion", journal=Gait & Posture, 2005., C. L. Vaughan, M. J. OʼMalley </ref>

:<math>\mathrm{Fr}=\frac{\text{centripetalna sila}}{\text{gravitacijska sila}}=\frac{mV^2/l}{mg}=\frac{V^2}{gl}.</math>

gdje je: ''m'' – [[masa]], ''l'' – duljina nogu, ''g'' – [[ubrzanje sile teže]] i ''V'' – brzina kretanja. Teoretski, maksimalna brzina hodanja je u slučaju kada je Fr = 1, jer iznad te vrijednosti stopala neće biti u kontaktu s tlom. Prijelaz iz hodanja u trčanje se dešava otprilike na vrijednosti Fr ≈ 0,5 .

===Froudeov broj za strujanje zraka===
Promatramo li strujanje zraka preko [[planine]], koristimo ovaj prikaz Froudeovog broja: <ref> "Froudeov broj", Vrijeme i klima Hrvatskog Jadrana, 2011., [http://jadran.gfz.hr/pojmovnik_f.html] </ref>

:<math>
\mathrm{Fr} = \frac{U}{\sqrt{NH}}.
</math>

gdje je: ''H'' - visina planine, a ''N'' - uzgonska frekvencija. Vrijednosti Froudeovog broja se koriste za proučavanje [[bura|bure]]

== Izvori ==
{{izvori}}

[[Kategorija:Mehanika fluida]]
[[Kategorija:Brane]]

Froudeov broj - Povijest promjena

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica