Água escoa em um canal largo a , , e então passa por um ressalto hidráulico. Calcule , o percentual de dissipação e a potência dissipada por unidade de largura. Qual a profundidade crítica?
Passo 1
Então esse exercício é mais intimidador que difícil. Nesse caso é mais organização e entendimento do que a gente viu até agora em canais abertos.
Vamos com calma então.
Calcularemos e a partir dele calcularemos o que o exercício pede.
O bom desse exercício é que ele é meio que um compilado de conceitos.
Passo 2
Utilizaremos a expressão
Utilizaremos isso para calcularmos o número de Froude:
Por que o número de Froude?
Passo 3
Então, neste tópico a gente viu a expressão:
Que nos dá a relação de alturas antes e depois do ressalto hidráulico.
Como já conhecemos :
Substituindo valores:
O que faz sentido já que o ressalto eleva o nível da superfície livre.
Passo 4
Como é constante no escoamento:
Logo o número de Froude é:
Se lembra do que te falei na teoria? De que o ressalto hidráulico é a passagem de um escoamento supercrítico () para um estado subcrítico (). Podemos ver pelos resultado exatamente isso acontecendo.
Passo 5
Finalmente calcularemos as perdas energéticas do ressalto:
Substituindo valores:
Para calcularmos a percentagem de dissipação ou perda, devemos calcular a energia em :
Logo a dissipação foi de :