Em um canal retangular de largura de fundo igual a
e vazão de 20,5
, a altura normal para aquela vazão é de
. Determine:
-a) Quais são o regime de escoamento e a energia específica deste canal?
-b) 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
-c) Se foi, calcule as alturas d’água imediatamente a montante e a jusante do degrau
-a) Quais são o regime de escoamento e a energia específica deste canal?
-b) Coloca-se no fundo do canal uma estrutura curta(degrau) de
-c) Se foi, calcule as alturas d’água imediatamente a montante e a jusante do degrau
Passo 1
O enunciado dá um canal retangular de largura
, vazão
e profundidade normal
.
Precisamos determinar
. o regime de escoamento (sub ou supercrítico) usando o número de Froude
. a energia específica
em
. ao colocar um degrau de altura
, verificar se o escoamento a montante se altera, comparando
com a diferença entre
e a energia crítica
. se alterar, achar as profundidades imediatas a montante e a jusante do degrau.
Precisamos determinar
Passo 2
Calculemos a velocidade média e o número de Froude em
.
A área da seção é
A área da seção é
A velocidade média é
O número de Froude é
logo o escoamento é subcrítico.
A energia específica em
é
Passo 3
Vamos calcular a profundidade crítica
para o mesmo
e
, usando
A energia crítica num canal retangular vale
Passo 4
O degrau tem altura
. A diferença entre a energia atual e a crítica é
Como
a perda de energia imposta pelo degrau excede a folga disponível até a energia mínima. Logo o escoamento subcrítico fica “engargalado” e o degrau passa a controlar a seção, alterando o escoamento a montante.
Passo 5
Num controle crítico, a profundidade imediatamente à jusante do degrau, medida em relação ao topo do degrau, é igual à profundidade crítica
Como a lâmina d’água é contínua no degrau, a cota da lâmina é a mesma imediatamente a montante. Como ali o leito está
abaixo do topo do degrau, a profundidade medida em relação ao leito a montante é
Resposta
(a) Escoamento subcrítico (
), energia específica
.
(b) Sim. Como , o degrau reduz a energia abaixo da mínima, criando um controle crítico e alterando o escoamento a montante.
(c) Profundidade imediatamente a montante e imediatamente a jusante
.
(b) Sim. Como
(c) Profundidade imediatamente a montante