Em um canal retangular de largura de fundo igual a 
  e vazão de 
 , a altura normal para aquela vazão é de 
 . Coloca-se no fundo do canal uma estrutura curta (degrau) de 
  de altura. Desprezando a perda de carga, verifique se o escoamento a montante do degrau foi modificado. Justifique.
Passo 1
Beleza, olha só o que o exercício tá pedindo: temos um canal retangular com largura de fundo 
  e vazão 
 . Sem a estrutura, a profundidade normal de escoamento é 
 . Agora meteram um degrau de 
  no fundo, e a pergunta é: “isso altera o escoamento a montante ou não?”
Conteúdo envolvido: curva de energia específica, profundidade crítica, profundidade normal, e condição de estrangulamento (quando o degrau é alto demais). Vamos precisar:
Conteúdo envolvido: curva de energia específica, profundidade crítica, profundidade normal, e condição de estrangulamento (quando o degrau é alto demais). Vamos precisar:
- Calcular energia específica em 
.  - Calcular profundidade crítica 
e energia mínima .  - Verificar se a perda de energia pelo degrau (
) é maior que a folga .  - Se for maior, o canal estrangula, ou seja, a profundidade a montante varia; se for menor, não muda nada.
 
Passo 2
A energia específica total num canal retangular é
onde 
 .
Para :
Para
- Calcular 
:  
- Calcular o termo cinético 
:  
- Energia específica em 
:  
Passo 3
Em canal retangular, a profundidade crítica 
  satisfaz
- Calcular 
:  
- Energia mínima (no ponto crítico) é
 
Passo 4
A folga que tínhamos no escoamento normal é
Mas o degrau “come” 
 .
Como , a perda de energia é maior que a folga: o canal fica estrangulado. Logo o escoamento a montante é modificado.
Como
Passo 5
Para haver fluxo, a energia específica imediatamente a montante 
  tem de satisfazer
Devemos então achar 
  tal que
Numericamente resolve-se e encontra-se
Resposta
Sim, o degrau modifica o escoamento a montante, elevando a profundidade de 
  para cerca de 
 .