Velocidade de saída de bocal
Saiba a que velocidade o líquido sai pela abertura de um tanque: com 5 m de carga, Torricelli dá cerca de 9,90 m/s. Informe um coeficiente de velocidade como 0,97 para ver o jato real, um pouco mais lento, ao lado do ideal. Grátis no seu navegador.
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Exemplo resolvido
- Altura de carga
- 5
- Gravidade
- 9,80665
- Coeficiente de velocidade
- 1
- Velocidade de saída ideal
- 9,9028531242
- Velocidade de saída
- 9,9028531242
Drenos de tanque, bocais de mangueira e orifícios de laboratório precisam de uma primeira estimativa de quão rápido o líquido sai por uma abertura sob uma carga de superfície livre conhecida. O teorema de Torricelli fornece essa velocidade ideal sem um modelo CFD completo: a velocidade de saída é a raiz quadrada do dobro da gravidade vezes a carga, a mesma velocidade que uma gota em queda livre atingiria após cair a distância h. Esta calculadora de velocidade de saída de bocal aceita a carga a montante, a aceleração gravitacional opcional e um coeficiente de velocidade Cv opcional, e devolve tanto a velocidade ideal de Torricelli quanto a ajustada com Cv em unidades coerentes de comprimento por tempo. Alunos conferem lições com idealizações de livro; engenheiros de planta dimensionam drenos de alívio e jatos de calibração antes de aplicar coeficientes de descarga ao vazão.
O teorema de Torricelli e o significado da velocidade ideal de saída
O teorema de Torricelli é o balanço de energia de um líquido incompressível e invíscido que deixa uma pequena abertura sob uma superfície livre aberta à mesma pressão ambiente. Ao longo de uma linha de corrente da superfície livre (quase em repouso) até a vena contracta do jato, a pressão é atmosférica nas duas extremidades, a elevação cai pela carga h e a energia cinética aparece como ½ρv².
Igualando as densidades de energia mecânica obtém-se que v é a raiz quadrada de dois g h—a velocidade ideal de efluxo ou de saída do bocal. O mesmo resultado segue da equação de Bernoulli quando se negligencia a velocidade de superfície, as densidades se cancelam e o jato descarrega na atmosfera.
A carga h mede-se verticalmente da superfície livre até o eixo do bocal ou orifício; é um comprimento, não uma pressão manométrica, embora você possa converter uma carga de pressão conhecida como p sobre ρg se o tanque estiver pressurizado e ainda quiser a forma equivalente de Torricelli. A gravidade g deve combinar com a unidade de comprimento de h: use cerca de 9.80665 m/s² quando h estiver em metros, ou 32.174 ft/s² quando h estiver em pés.
A velocidade ideal ignora atrito de parede, velocidade de aproximação em tanque finito, redução de área da vena contracta e perfis de jato não uniformes; esses efeitos costumam entrar em um coeficiente de velocidade Cv próximo de 0.97 a 0.99 para orifícios afiados, ou em um coeficiente de descarga quando depois se calcula a vazão volumétrica Q igual a Cd A √(2gh). Carga zero produz corretamente velocidade de saída zero. Carga negativa é rejeitada porque não descreve uma superfície livre acima da abertura.
Quando vale calcular a velocidade de saída
Engenheiros de processo e de água estimam quão rápido o líquido deixa um bocal de fundo de tanque, um orifício lateral ou uma lança de pulverização antes de definir diâmetro de tubo, alcance do jato ou tempo de enchimento. Projetistas de proteção contra incêndio e irrigação comparam velocidades ideais de Torricelli com tabelas de bocal ao converter a carga de pressão residual em um hidrante ou lateral em velocidade de jato esperada.
Cursos universitários de mecânica dos fluidos e geradores de provas precisam de um oráculo determinístico de √(2gh) que também aceite um fator Cv sem os alunos codificarem à mão casos limite de ponto flutuante com carga zero. Sites de conteúdo que competem por calculadora de velocidade de saída de bocal, calculadora do teorema de Torricelli, velocidade de orifício pela carga ou velocidade de efluxo de tanque se beneficiam de uma ferramenta gratuita ao vivo cuja aritmética coincide byte a byte com o caminho pago de automação.
Entrada inválida não é cobrada.
Casos de uso
Estimativas de dreno de tanque e jato de orifício
Calcule a velocidade ideal de saída a partir da carga de superfície livre medida acima de um bocal de fundo ou orifício lateral antes de aplicar área e Cd à vazão.
Verificações de projeto de bocais e linhas de pulverização
Converta a carga de pressão residual em um hidrante, lateral de irrigação ou lança de processo em velocidade de jato esperada para planilhas de alcance e dimensionamento.
Perguntas frequentes
Como calcular a velocidade de saída de um bocal a partir da carga?
Envie head h não negativo e gravidade g opcional (padrão 9.80665). A velocidade ideal de saída é √(2gh).
O que é o teorema de Torricelli?
Afirma que a velocidade ideal do líquido que deixa um orifício sob carga de superfície livre h é √(2gh)—a mesma que a velocidade de impacto em queda livre da altura h—quando se negligenciam a velocidade de superfície e as perdas.
Quais unidades devo usar para carga e gravidade?
Qualquer par coerente de comprimento e comprimento/tempo² (metros com m/s², pés com ft/s²). A velocidade de saída fica então em comprimento/tempo desse sistema. Converta pressão em carga como p/(ρg) você mesmo se precisar.
Quando devo alterar o coeficiente de velocidade Cv?
Deixe Cv em 1 para Torricelli ideal. Use um Cv medido ou de catálogo (muitas vezes cerca de 0.97–0.99) em orifícios reais afiados quando quiser velocidade de saída reduzida sem calcular a descarga completa.
A ferramenta também calcula a vazão?
Não, ela calcula apenas a velocidade de saída. Para a vazão, multiplique essa velocidade pela área da abertura e por um coeficiente de descarga. Ela também não acompanha o esvaziamento do tanque nem serve para bocais de gás.
Ferramentas relacionadas
Para desenvolvedores — acesso via API
Tudo nesta página está disponível via API. Esta seção é para equipes que querem integrar a ferramenta aos próprios sistemas; quem não precisa disso pode simplesmente usar a ferramenta acima.
Endpoint
Autenticação por token Bearer. Um único POST coloca a tarefa na fila; o resultado chega por webhook ou link assinado.
Chame do seu código
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/eng/nozzle-velocity \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"head":5}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/eng/nozzle-velocity", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"head": 5
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/eng/nozzle-velocity",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"head": 5
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/eng/nozzle-velocity", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"head":5}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"head":5}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/eng/nozzle-velocity", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Exemplo de requisição
{
"head": 5
}Exemplo de resposta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "eng.nozzle_velocity",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}A API é assíncrona: cada chamada devolve um task_id na hora. Se preferir polling, consulte o status a até 1 requisição por segundo.
Preço
Preço publicado, sem tokens nem créditos escondidos. Tarefa que falha não é cobrada.
Erros
| HTTP | Código | O que significa |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Token ausente ou inválido. Confira o header Authorization. |
402 | insufficient_balance | Saldo insuficiente para esta tarefa. Faça uma recarga e tente de novo. |
404 | unknown_type | Esse tipo de tarefa não existe. Confira o campo type no catálogo. |
429 | rate_limited | Muitas requisições em pouco tempo. Espere um instante e tente de novo. |
Notas técnicas
Entrada inválida—carga ausente, carga negativa, gravidade não positiva ou Cv fora da faixa—falha com invalid_input e não é cobrada.
O teorema de Torricelli e o significado da velocidade ideal de saída
A calculadora devolve ideal_exit_velocity como √(2gh) puro e exit_velocity como Cv vezes esse valor, para que você compare jatos ideais de livro com bocais reais levemente reduzidos sem duas ferramentas separadas.
Contrato de entrada, campos de resposta, unidades e erros
Resultados numéricos são arredondados a doze casas decimais para goldens estáveis e automação. Exemplo: head cinco com g padrão produz velocidade de saída perto de 9.90 metros por segundo se a carga estava em metros—porque √(2 × 9.80665 × 5) é √98.0665. Combine a velocidade de saída com sua própria área de orifício e coeficiente de descarga se precisar de vazão volumétrica; esta capacidade resolve apenas a velocidade e não integra o esvaziamento do tanque no tempo nem modela bocais de gás compressível. Envie por POST um corpo JSON com head obrigatório—um número finito não negativo para a altura líquida a montante acima do eixo do bocal ou orifício. Os alias incluem h, liquid_head, water_head, height e orifice_head. A gravidade opcional (alias g, g_accel, gravitational_acceleration) tem padrão 9.80665 e deve ser estritamente positiva quando fornecida. O velocity_coefficient opcional (alias cv, Cv, coefficient_of_velocity, C_v) tem padrão um para Torricelli ideal; deve ser positivo e não maior que dois, cobrindo valores de engenharia comuns de Cv sem amplificação absurda. Os campos podem chegar como números JSON ou cadeias numéricas. Head ausente, valores não finitos, head negativo, gravidade não positiva ou coeficiente de velocidade fora da faixa falham com invalid_input nomeando o problema; essas falhas não são cobradas. Em sucesso o corpo ecoa head, gravity e velocity_coefficient (arredondados) e devolve ideal_exit_velocity igual à raiz de dois g h, exit_velocity igual a Cv vezes esse ideal, uma string de fórmula, method definido como torricelli e uma mensagem curta legível.
Onde uma API de velocidade de saída de bocal vale a pena
Como a implementação é parse pura de nível A, cada chamada bem-sucedida custa o preço base publicado US$ 0,002 sem tokens de modelo nem rede de saída. Mantenha as solicitações pequenas, fixe o campo exit_velocity arredondado nos testes e obtenha velocidades de Torricelli reprodutíveis para plugins LMS, workers de borda e planilhas de planta sem montar um solucionador hidráulico completo.
Casos de integração
Lições e laboratórios de mecânica dos fluidos
Confira resultados de Torricelli √(2gh) com Cv opcional em problemas de livro usando o mesmo módulo puro do widget gratuito do navegador.
Perguntas técnicas
Quanto custa a calculadora de velocidade de saída de bocal?
A ferramenta do navegador é gratuita. Solicitações API usam saldo pré-pago do KIT a US$ 0,002 por chamada bem-sucedida; entrada inválida não é cobrada.