Por um canal retangular de
de largura, posicionado a 20 m do nível de referência escoa
de água a uma profundidade de
. Calcular a energia hidráulica total na superfície da água.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos um canal retangular de largura
m, que está a uma cota
m acima de um nível de referência. Por esse canal escoa água com vazão
m³/s e a lâmina d’água tem profundidade
m. A gente precisa achar a energia hidráulica total (ou “carga total”) na superfície da água.
Conteúdo: vamos usar a equação de Bernoulli em forma de cargas (ou “head”) para um ponto na superfície livre. Isso envolve:
Conteúdo: vamos usar a equação de Bernoulli em forma de cargas (ou “head”) para um ponto na superfície livre. Isso envolve:
- cabeça de elevação:
; - cabeça de pressão:
(na superfície livre é zero, pois a pressão é atmosférica); - cabeça cinética (velocidade):
.
O que precisamos: área da seção, velocidade média, e aí montar .
Passo 2
Calcular a área da seção molhada
.
Como o canal é retangular,
Como o canal é retangular,
Passo 3
Determinar a velocidade média
a partir de
.
Passo 4
Calcular a cabeça cinética (velocidade):
Substituindo:
Passo 5
Cabeça de pressão na superfície livre:
pois a pressão lá é igual à atmosférica (a gente toma zero de referência).
Passo 6
Agora montamos a energia hidráulica total (head total) no ponto da superfície:
Resposta
A energia hidráulica total na superfície da água vale aproximadamente