8.7 Um canal retangular com largura de 50 m transporta uma vazão de
com uma profundidade de escoamento inicial de 2 m . Após uma mudança de declividade, a profundidade passa a ser de
. Supondo ausência de perda de carga, pede-se:
a) construir a curva da energia específica;
b) determinar a energia critica;
c) determinar a energia específica no segundo trecho.
a) construir a curva da energia específica;
b) determinar a energia critica;
c) determinar a energia específica no segundo trecho.
Passo 1
O enunciado dá um canal retangular de largura
transportando vazão
. A profundidade inicial é
e, após mudança de declividade (sem perdas), a profundidade passa a
. O conteúdo aqui é energia específica em escoamento livre, cujo perfil é dado pela relação entre a profundidade
e a energia específica
.
Passo 2
A energia específica num canal retangular é
onde
. Definindo a vazão por largura
, fica
Essa curva
versus
tem um mínimo em
, cresce para
(regime supercrítico) e para
(regime subcrítico).
Passo 3
O ponto crítico satisfaz
. Calculamos
Aqui
e
, então
Passo 4
A energia crítica é
. Substituindo,
Passo 5
No segundo trecho a profundidade é
. Assim,
Resposta
(a) A curva da energia específica é dada por
com mínimo em
.
(b) Energia crítica
(c) Energia específica no segundo trecho
(b) Energia crítica
(c) Energia específica no segundo trecho