Em um canal retangular de largura de fundo igual a 5,0 m e vazão de 20,5 m^3 / s, a altura normal para aquela vazão é de 2,42 m. Determine quais são o regime de escoamento e a energia específica deste canal.

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que temos um canal retangular com largura de fundo , vazão e altura normal (profundidade de escoamento uniforme) . A tarefa é descobrir:
  1. Qual o regime de escoamento (subcrítico, crítico ou supercrítico).
  2. Qual a energia específica do escoamento, que é a energia por unidade de peso de água acima do fundo do canal.
Conteúdo necessário:
  • Cálculo da velocidade média a partir de e da área da seção.
  • Definição do número de Froude e classificação do regime.
  • Fórmula da energia específica .

Passo 2

Primeiro, determina a área da seção molhada e a velocidade média:
Área da seção:
A = b,h = 5,0 times 2,42 = 12,10:m^2
Velocidade média (porque V = QA = 20,512,10 approx 1,69:m/s ):

Passo 3

Agora vamos ao número de Froude, que serve pra dizer se o escoamento é subcrítico ( Fr = Vraizg,h, ), crítico ( raizg,h = raiz9,81 times 2,42 approx raiz23,75 approx 4,87:m/s, ) ou supercrítico ( Fr = 1,694,87 approx 0,35 < 1 ). A fórmula é
onde e, em canal retangular, a profundidade hidráulica é igual a .
Calculando:
Como , o escoamento é subcrítico (calmo, controlado pela jusante).

Passo 4

Pra calcular a energia específica E = h + V^22,g , usamos:
V^22,g = (1,69)^22 times 9,81 = 2,8619,62 approx 0,15:m,
Substituindo:
E = 2,42 + 0,15 = 2,57:m

Resposta

Regime de escoamento: subcrítico ( )
Energia específica: .

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