Em uma dada seção de um canal retangular largo observa-se o escoamento com profundidade de
e velocidade de
. Determine a profundidade conjugada
e a perda de carga
considerando que ocorre um ressalto hidráulico entre as duas seções.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala de um escoamento em canal aberto retangular que tem profundidade inicial
e velocidade
. Acontece um ressalto hidráulico (aquele pulo d’água bem doido) e a gente precisa achar duas coisas:
- A profundidade conjugada após o salto, que é
. - A perda de carga no salto,
.
O conteúdo aqui é escoamento aberto e salto hidráulico, usando o número de Froude e as fórmulas padrões de conjugação de profundidades e perda de carga. Vamos precisar de:
- Definição do número de Froude
. - Fórmula da profundidade conjugada em canal retangular:
- Fórmula da perda de carga no salto:
Passo 2
Primeiro, calculamos o número de Froude na seção 1:
O
diz se o fluxo é rápido (
) ou lento. Aqui é supercrítico (
), por isso tem ressalto.
Passo 3
Agora a profundidade conjugada
. Usando a fórmula:
Calculemos dentro do radical:
Então
Passo 4
Agora a perda de carga
no salto, com
Calculando o numerador:
E o denominador:
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Resposta
Profundidade conjugada
e perda de carga
.