Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 24
Medições da altura de líquido a montante de uma obstrução colocada em um escoamento de canal aberto podem ser usadas para determinar a vazão em volume. (Tais obstruções, projetadas e calibradas para medir a vazão de um escoamento de canal aberto, são chamadas de vertedores.) Considere que a vazão em volume, , sobre um vertedor é uma função da altura a montante, , da gravidade, , e da largura do canal, . Use a análise dimensional para determinar a dependência funcional de em relação às outras variáveis.
Passo 1
Vamos precisar usar o Teorema Pi de Buckingham e depois identificar a equação que apresenta a dependência de …
Começando por separar nossos parâmetros, temos :
Passo 2
Agora vamos identificar o número mínimo de dimensões que podemos escrever os parâmetros que já separamos: Comprimento e tempo .
Vamos colocar as unidades correspondentes de cada parâmetro:
Nosso número de dimensões independentes é .
Passo 3
O nosso número mínimo de dimensões é . Então já sabemos que . Agora vamos calcular a quantidade de grupos adimensionais:
Beleza!! Já podemos montar as equações:
Vamos analisar os expoentes:
Resolvendo esse sisteminha:
Passo 4
Nossa equação vai ficar assim:
Quê isso, hein! Agora a segunda!
Passo 5
É só fazer a mesma coisa para a segunda equação:
Observando com atenção nossos expoentes:
A solução desse sistema nos dá os expoentes e :
Então nós ficaremos com a segunda equação:
Show! Agora vamos encontrar a equação que descreve .
Passo 6
Expressando a função, teremos:
Uhul!