Um canal com seção quadrada de
de largura transporta
de água, determine a profundidade e a velocidade crítica.
Passo 1
Beleza, então o enunciado é o seguinte: “Um canal com seção quadrada de largura
m transporta
,m³/s de água. Determine a profundidade crítica
e a velocidade crítica
.”
Matéria: escoamento em canal aberto – condição de escoamento crítico.
O que vamos precisar:
Matéria: escoamento em canal aberto – condição de escoamento crítico.
O que vamos precisar:
- Definição de escoamento crítico (número de Froude igual a 1).
- Relação entre vazão
, área molhada , velocidade e profundidade crítica . - Valor da aceleração da gravidade
m/s².
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a teoria do escoamento crítico em canal retangular (ou quadrado):
- Escoamento crítico ocorre quando o número de Froude
. -
é dado por
No ponto crítico,
.
3) Mas também temos a definição de vazão:
3) Mas também temos a definição de vazão:
No ponto crítico,
.
4) Substituindo em
:
4) Substituindo
- Elevando ao quadrado:
Passo 3
Agora é só colocar os números:
Passo 4
Para achar a velocidade crítica
, usamos
Vamos usar a segunda fórmula:
Resposta
Profundidade crítica
m
Velocidade crítica m/s
Velocidade crítica