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
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;
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.
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