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
Temos um canal retangular de largura de fundo
, vazão
e profundidade normal
. O objetivo é (i) identificar o regime de escoamento via número de Froude e (ii) calcular a energia específica
.
Passo 2
Calculamos a área da seção e a velocidade média:
Passo 3
O número de Froude é dado por
onde
. Logo,
Como
, o escoamento é subcrítico.
Passo 4
A energia específica
numa seção aberta é
Substituindo,
Passo 5
Instala-se um degrau de altura
no fundo, desprezando perdas. Se o escoamento continua subcrítico, informações via pressão sob a superfície alcançam a montante e um obstáculo pode alterar a profundidade se
for maior que a diferença
onde
é a energia mínima (na profundidade crítica
). Para canal retangular
Logo
Como o degrau
é maior que
, ele passa da energia disponível até a profundidade crítica. Portanto o escoamento é modificado a montante: forma-se um espelho d’água (retenção), a profundidade cresce até acomodar o obstáculo.
Resposta
O escoamento é subcrítico
e a energia específica vale
. Como o degrau de
excede
, o obstáculo gera elevação da lâmina d’água a montante, modificando o escoamento.