Considerando que uma vazão de 0,2 m^3 / s escoa em um canal retangular com 0,4 m de largura do topo e profundidade do escoamento é igual a 0,18 m, determine:
O tipo de escoamento (Supercrítico ou subcrítico)

Passo 1

Então, mano, o exercício diz que temos uma vazão de fluindo num canal retangular com largura no topo de e profundidade de . Precisamos descobrir se o escoamento é supercrítico ou subcrítico.
Conteúdo: Mecânica dos fluidos—especificamente escoamento em canais abertos e número de Froude.
O que vamos usar:
  • Equação da continuidade para achar a velocidade
  • Definição de número de Froude para classificar o escoamento

Passo 2

Primeiro, calcula a área da seção molhada A = largura times profundidade = 0,4 times 0,18 = 0,072;m^2 .
Em canal retangular,
(Nesse passo a gente usa a fórmula da área de um retângulo.)

Passo 3

Agora, acha a velocidade média v = QA = 0,20,072 approx 2,78;m/s com a continuidade .
(A gente dividiu a vazão pela área.)

Passo 4

Em seguida, define a profundidade hidráulica .
Para canal retangular, .
Na real, em retângulo a profundidade hidráulica é igual à profundidade do escoamento.

Passo 5

Calcula o número de Froude:
Fr = vraizg,D,
onde raizg,D = raiz9,81 times 0,18 approx raiz1,7658 approx 1,33;m/s, .
Fr = 2,781,33 approx 2,09

Passo 6

A regra é:
  • Se , escoamento subcrítico.
  • Se , escoamento supercrítico.
Como o nosso , é supercrítico.

Resposta

O escoamento é supercrítico.

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