Em um canal retangular de largura de fundo igual a 5 m e vazão de
, a altura normal para aquela vazão é
. Determine:
Quais são o regime de escoamento e a energia específica do canal?
Coloca-se no fundo do canal uma estrutura curta (degrau) de 1 m de altura. Desprezando toda a perda de carga, verifique se o escoamento a montante do degrau foi modificado. Justifique.
Quais são o regime de escoamento e a energia específica do canal?
Coloca-se no fundo do canal uma estrutura curta (degrau) de 1 m de altura. Desprezando toda a perda de carga, verifique se o escoamento a montante do degrau foi modificado. Justifique.
Passo 1
O enunciado dá um canal retangular de largura de fundo
e vazão
. Para essa vazão a profundidade normal é
.
Conteúdo: análise de escoamento aberto (número de Froude) e cálculo de energia específica.
Conteúdo: análise de escoamento aberto (número de Froude) e cálculo de energia específica.
Passo 2
Calcular 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.
Passo 3
Calcular a energia específica no trecho uniforme de profundidade
.
Passo 4
Coloca-se um degrau de
no fundo, sem perdas de carga. O princípio da energia diz que a energia específica newtoniana logo a jusante do degrau seria
Para haver escoamento subcrítico uniforme, é preciso
, em que
Calcula-se
Como
, não há profundidade subcrítica compatível a jusante do degrau sem transição hidráulica.
Passo 5
Em escoamento subcrítico, mudanças no fundo transmitem informação a montante. Aqui o degrau é alto demais para manter o mesmo
, pois a energia disponível após o degrau ficaria abaixo do mínimo. Logo forma-se uma transição (salto ou curva de remanso) que modifica o perfil de profundidade a montante do degrau.
Resposta
Regime de escoamento: subcrítico
.
Energia específica na profundidade normal: .
Colocando o degrau de , o escoamento a montante é modificado, pois a energia restante a jusante seria menor que o mínimo exigido para escoamento subcrítico, gerando uma transição hidráulica que afeta a profundidade a montante.
Energia específica na profundidade normal:
Colocando o degrau de