Bilangan Froude adalah persamaan aliran saluran terbuka dengan bilangan Reynolds — alih-alih membandingkan gaya inersia dengan gesekan viskos, ia membandingkannya dengan gravitasi. Rasio tunggal tersebut memprediksi apakah sungai, kanal, atau lambung kapal bergerak di perairan dalam yang didominasi gravitasi atau perairan dangkal yang didominasi inersia, dan rasio ini menunjukkan dengan tepat di mana lompatan hidrolik akan terbentuk. Kalkulator ini menerapkan Fr = v/√(gL) pada kondisi aliran Anda sendiri, mengklasifikasikan hasilnya, dan dapat menyelesaikan variabel yang hilang secara mundur jika Anda mengetahui bilangan Froude yang Anda targetkan.

Cara kerja Kalkulator Angka Froude

Bilangan Froude adalah rasio kecepatan aliran terhadap kecepatan gelombang gravitasi kecil yang merambat pada permukaannya, √(gL). Ketika Fr di bawah 1, aliran bergerak lebih lambat dari kecepatan gelombang tersebut, sehingga gangguan permukaan dapat merambat ke hulu dan hilir — ini adalah aliran subkritis. Ketika Fr melebihi 1, aliran tersebut melampaui gelombang permukaannya sendiri, sehingga gangguan hanya dapat merambat ke hilir — ini adalah aliran superkritis. Transisi pada Fr = 1 tidak terjadi secara bertahap: transisi ini terlihat secara fisik sebagai lompatan hidrolik, yaitu kenaikan ketinggian permukaan secara tiba-tiba dan bergolak yang menghilangkan kelebihan energi kinetik aliran.

Masukan dan artinya

Kecepatan (m/s) adalah kecepatan aliran rata-rata. Panjang karakteristik (m) bergantung pada konteks: untuk aliran saluran terbuka biasanya merupakan kedalaman hidrolik (luas penampang aliran dibagi dengan lebar permukaan bebas), sedangkan untuk lambung kapal adalah panjang garis air. Akselerasi gravitasi (m/s²) defaultnya adalah standar gravitasi Bumi, 9,81 m/s², dan jarang memerlukan penyesuaian — namun bidang ini tersedia untuk konteks pemodelan khusus. Karena L berada di bawah akar kuadrat, menggandakannya hanya akan menaikkan penyebut sekitar 41%, sedangkan menggandakan kecepatan akan menggandakan Fr secara langsung — kecepatan biasanya merupakan input dengan pengaruh terbesar pada hasilnya.

Batasan dan kasus tepi

Angka Froude mengasumsikan permukaan bebas tunggal yang terdefinisi dengan baik dan skala panjang yang secara bermakna mewakili kedalaman aliran atau geometri lambung kapal — bilangan ini tidak menangkap efek tiga dimensi, interferensi gelombang antara beberapa lambung kapal, atau kompresibilitas. Untuk kapal, aturan praktis kecepatan lambung Fr ≈ 0,4 adalah pedoman perencanaan/perpindahan yang berguna, bukan batasan fisik yang kaku — banyak lambung kapal yang beroperasi agak di atas atau di bawahnya tergantung pada bentuk lambung. Untuk desain saluran dan saluran pelimpah, selalu periksa ulang prediksi loncatan hidraulik dengan pemodelan hidraulik spesifik lokasi; kalkulator ini memberikan klasifikasi dan ambang batas, bukan perhitungan penuh energi yang hilang atau panjang lompatan.