Enunciado

Água escoa rapidamente em um canal de 25 cm de profundidade. Ao se penetrar a superfície livre com a ponta de um lápis, forma-se uma onda a jusante em formato de cunha com um ângulo total de 38°. Calcule a velocidade V da água.

Passo 1

E aí, genteeeeee! Vamos seguir com mais um exercício?? Então a primeira coisa a se fazer quando a questão vem sem desenho, é DESENHAR! Então imagina o seguinte, a água vem escoando e aí ela se depara com a ponta de um lápis, como deve ficar mais ou menos o escoamento depois? Bem, provavelmente como abaixo!

Passo 2

Se fosse um gás, e ele estivesse falando pra gente que o escoamento é “o gás escoa rapidamente...”, ele estaria dizendo basicamente que é um escoamento supersônico. Para líquidos, a ideia é a mesma, só que o nome muda. Então, no enunciado se dizer que “a água escoa rapidamente...”, ele está dizendo que temos um escoamento supercrítico.

Passo 3

O número de Froude é análogo ao número de Mach aqui, ou seja, é uma relação da velocidade do escoamento com a velocidade de propagação da onda formada.

s e n θ = 1 F r = c V = g y V = 9,81 0,25 V = s e n 19 °

V = 4,81   m / s

Ou seja, temos F r = 3,1

Resposta

V = 4,81   m / s

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