Seja um escoamento supercrítico com lâmina de
, cuja vazão unitária é de
. Calcular a energia específica do escoamento, e estimar a altura conjugada de um ressalto.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente está lidando com um escoamento supercrítico, que é um tipo de fluxo rápido em canais abertos. Precisamos calcular a energia específica desse escoamento e estimar a altura conjugada de um ressalto. Para isso, vamos usar conceitos de hidráulica como vazão, profundidade, velocidade e as fórmulas relacionadas ao salto hidráulico.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a vazão unitária. Ela é dada por
. Como a lâmina do escoamento é
, podemos calcular a velocidade média
usando a relação:
Substituindo os valores:
Passo 3
Agora, vamos calcular a energia específica
do escoamento. A energia específica é a soma da profundidade
e da velocidade ao quadrado dividida por duas vezes a aceleração da gravidade
:
Onde
. Substituindo os valores:
Passo 4
Para estimar a altura conjugada
do ressalto, usamos a relação das alturas no salto hidráulico:
Onde
é o número de Froude antes do salto. O número de Froude é dado por:
Calculando
:
Agora, substituindo
na fórmula da altura conjugada:
Resposta
A energia específica do escoamento é de aproximadamente
e a altura conjugada do ressalto é de cerca de
.