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
.
Exercícios relacionados
O diâmetro de uma tubulação cresce, gradativamente, de
para
. A vazão é de 200 litros por segundo de álcool etílico
. O centro da seção 2 está
acima do centro da seção 1. As pressões unitárias do álcool nos dois centros são
e
. Pede-se:
A perda de carga entre 1 e 2
A perda de carga entre 1 e 2
O diâmetro de uma tubulação cresce, gradativamente, de
para
. A vazão é de 200 litros por segundo de álcool etílico
. O centro da seção 2 está
acima do centro da seção 1. As pressões unitárias do álcool nos dois centros são
e
. Pede-se:
A energia em 1 e em 2;
A energia em 1 e em 2;
Um canal retangular transporta uma vazão de
e em uma certa seção a energia específica vale 4,5 m. Imediatamente a jusante desta seção deverá ser construído um degrau para provocar a formação de um ressalto hidráulico. Assumindo que ocorre escoamento crítico sobre o degrau, calcule a altura da soleira para que o ressalto se forme.
Seja
, a velocidade unidirecional de um fluido compressível, cuja a densidade varia da seguinte forma:
. Obtenha a expressão da variação da velocidade,
, com o tempo,
, sabendo-se que para
e
.