Água escoa a uma profundidade de
com velocidade média de
em um canal retangular. Determine:
a. a profundidade crítica
b. a energia mínima
a. a profundidade crítica
b. a energia mínima
Passo 1
O problema trata de escoamento uniforme de água em um canal retangular, de profundidade real
e velocidade média
. Pede-se a profundidade crítica
e a energia específica mínima (ou seja, a energia específica no regime crítico). Para resolver, vamos usar conceitos de hidráulica de canais abertos: vazão específica por metro de largura
, fórmula da profundidade crítica em canal retangular e expressão da energia específica.
Passo 2
Para um canal retangular, é comum trabalhar por unidade de largura. Definimos a vazão específica
Substituindo
e
, temos
Passo 3
A profundidade crítica em canal retangular satisfaz
onde
. Logo
Passo 4
A energia específica em função da profundidade
é
No regime crítico
, essa energia atinge o valor mínimo
Mas há a relação clássica para canal retangular:
Portanto
Resposta
a.
b.
b.