(Valor: 1 Pontos) Um canal retangular com largura de 8 m transporta uma vazão de
. Determinar:
a) a Profundidade crítica
b) a velocidades crítica
c) o regime de escoamento quando a profundidade for de
d) Trace a curva de energia específica para esta vazão.
a) a Profundidade crítica
b) a velocidades crítica
c) o regime de escoamento quando a profundidade for de
d) Trace a curva de energia específica para esta vazão.
Passo 1
O enunciado dá um canal retangular de largura
,m e vazão
,
/s. Pede-se (a) a profundidade crítica
, (b) a velocidade crítica
, (c) determinar se o escoamento é subcrítico ou supercrítico quando
,m, e (d) traçar a curva de energia específica para essa vazão. Para resolver vamos usar o conceito de número de Froude e a definição de energia específica em canais.
Passo 2
A profundidade crítica em canal retangular satisfaz a condição
com
. Substituindo e rearranjando temos
Numericamente,
logo
Passo 3
A velocidade crítica pode ser obtida por
Usando
,m:
Adotamos
,m/s.
Passo 4
Para
,m comparamos com
,m. Como
, o escoamento está na região supercrítica (
), pois a profundidade é menor que a crítica.
Passo 5
A energia específica
em função de
vale
Este gráfico
versus
tem um mínimo em
, de valor
A curva apresenta dois ramos: para
(supercrítico) e para
(subcrítico), com o ponto de mínima energia em
.
Resposta
a)
,m
b) ,m/s
c) Como , o escoamento é supercrítico.
d) A energia específica é
b)
c) Como
d) A energia específica é
com mínimo em
. A curva de
versus
mostra dois ramos, unidos pelo ponto de profundidade crítica.