ativ 04 hidraulica resolvida

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· Pergunta 1
1 em 1 pontos
	
	
	
	Para medir-se a vazão de determinado curso d'água foi instalado no mesmo um vertedor retangular,  de 3 m de largura e 1,5 m de altura, sem contrações laterais. Notou-se que, após a instalação do mesmo, a água elevou-se 1,75 m em relação ao leito, ficando uma altura de 0,25 m acima da soleira do vertedor (medida à 3 m à montante do vertedor).
 
Neste sentido, assinale a alternativa que indique a vazão:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
0,69 m 3/s
	Resposta Correta:
	 
0,69 m3/s
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois em primeiro lugar, precisamos decidir qual fórmula utilizar. Como p / H = 1.5 / 0,25 = 6, que é maior que 3,5, podemos utilizar a fórmula de Francis:
Q = 1,838 x L x H 3/2
Com os valores fornecidos no enunciado, temos:
                                                            Q = 1,838 x 3 x 0,25 3/2 = 0,70 m 3/s
	
	
	
· Pergunta 2
1 em 1 pontos
	
	
	
	Um canal circular, de diâmetro 1,5 m deverá permitir o tráfego de água com uma medida de vazão de 7 m 3 /s de água. O canal será construído de um material que resulta em um coeficiente de Manning de 0,012. Considere a importância que deve ter para o perfeito atendimento das condições hidráulicas, a declividade ideal.
 
Neste sentido, assinale a alternativa que indique a declividade para que o canal, atendendo os preceitos de máxima eficiência, atinja os objetivos programados:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
0,089 m/m
	Resposta Correta:
	 
0,089 m/m
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois, para encontrarmos a declividade, utilizaremos a equação geral de Manning para canais Q = (1/n) Am. R h 2/3.I 0,5
Lembrando que para canal circular de máxima eficiência h = 0,95 D = 0,95 x 1,5 = 1,425 m, primeiro vamos descobrir o ângulo  Com o ângulo definido podemos calcular:
Am = 0,125.D 2 ( = 0,125 x 1,5 2 (5,38 - sen 154 o)=1,39 m 2
Pm = 0,5 x D x  = 0,5 x 1,5 x 5,38 = 4,035 m
Rh = Am / Pm = 1,39 / 4,035 = 0,344 m
Agora, usando Manning:        7 = (1/0,012) x 1,39 x 0,344 3/2 x I 0,5
O que resulta em I = 0,0897 m/m.
	
	
	
· Pergunta 3
1 em 1 pontos
	
	
	
	Os canais são obras de engenharia que permitem ao homem conduzir a água por caminhos pré-especificados. No entanto, alguns cuidados são necessários, como por exemplo, conhecer o desempenho de um possível ressalto hidráulico que venha a ocorrer a jusante de determinado obstáculo. Utilize como referência a tabela abaixo.
 
	Froude
	Descrição do ressalto hidráulico
	Dissipação
	Fr < 1,0
	Impossível, porque viola a 2a lei da termodinâmica
	 
	1,0 < Fr < 1,7
	Ressalto ondulante , ou com ondas estacionárias, de comprimento em torno de 4h 2
	menos de 5%
	1,7 < Fr < 2,5
	Ressalto fraco; Elevação suave da superfície com pequenos redemoinhos;
	de 5% a 15%
	2,5 < Fr < 4,5
	Ressalto oscilante ; instável; cada pulsação irregular cria uma grande onda que pode viajar a jusante por quilômetros, danificando margens, aterros e outras estruturas. Não recomendado para condições de projeto.
	de 15% a 45%
	4,5 < Fr < 9,0
	Ressalto permanente ;  estável, bem balanceado; é o de melhor desempenho e ação, insensível às condições a jusante. Melhor faixa de projeto.
	de 45% a 70%
	Tabela 1: Classificação dos ressaltos segundo o número de Froude Fonte: White (2011, p. 726), adaptado pelo autor
 
Neste sentido, assinale a alternativa que indique se haverá, e em caso positivo, qual o tipo de ressalto que ocorrerá se, antes do obstáculo a água se deslocar com velocidade de 8 m/s e altura 0,26 m:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
ressalto permanente
 
 
	Resposta Correta:
	 
ressalto permanente
 
 
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois o requisito básico para se definir se haverá ressalto num canal, é o número de Freud. Este é calculado em função da velocidade e da altura de montante, conforme a seguinte equação:
Com os dados fornecidos temos: 
Para Fr =5, consultando a tabela fornecida no enunciado, temos que se trata de um ressalto permanente.
	
	
	
· Pergunta 4
1 em 1 pontos
	
	
	
	Um canal de forma circular está conduzindo água. A altura que a água ocupa dentro do canal é de 1,5 m. O canal possui diâmetro 2 m. Entre as características hidráulicas que auxiliam nos cálculos dos demais parâmetros, está o Raio hidráulico, o qual consiste na razão entre a área molhada e o perímetro molhado.
 
Neste sentido, assinale a alternativa que indique o raio hidráulico:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
0,60 m
	Resposta Correta:
	 
0,60 m
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois, o primeiro cálculo a realizar é o do valor de 𝚯 = 2 cos -1 (1 - 2 h / D) = 2 cos -1 (1 - 2 x 1.5 / 2) = 240 o . Como vamos precisar desse ângulo também em radianos, multiplicamos por (𝝅/180), o que dá 4,187 rad. O próximo passo é o cálculo de Am = 0,125 D 2
(𝚯 - sen 𝚯) = 0,125 x 2 2 (4,187 - sen 240 o) = 2,528 m 2. À seguir calculamos Pm = 0,5 D . 𝚯 = 0,5 x 2 x 4,187 = 4,187 m. Encerramos calculando o raio hidráulico que é: Rh = Am / Pm = 2,528 / 4,187 = 0,604 m.
	
	
	
· Pergunta 5
1 em 1 pontos
	
	
	
	Um canal retangular irá ser construído utilizando tijolos de barro para conduzir água desde uma nascente até próximo de uma fazenda. A vazão esperada neste empreendimento é de 6 m 3 /s, pois já foram realizadas algumas medidas expeditas junto à nascente. A declividade desde o ponto de tomada até o final do canal é de 0,0003 m/m.
 
Neste sentido, assinale a alternativa que indique a medida da largura do fundo deste canal, de modo a que tenha máximo rendimento:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
3,3 m
	Resposta Correta:
	 
3,3 m
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois, para um canal retangular ser considerado de máxima eficiência a altura d'água deverá ser a metade da largura, o que nos leva para relação h = b / 2. Com esta relação calculamos Am = b/2 x b = b 2/b e o Pm = b/2+b+b/2 =  2b. Com estes dois valores calculamos Rh = Am / Pm = (b 2/2 ) / 2b = 0,25 b. Como o enunciado fornece a vazão, como o coeficiente de Manning para paredes de tijolos é n = 0,014 e como a declividade foi dada I = 0,0003, podemos montar a equação de Manning:
Q = (1/n) Am x Rh 2/3 x I 0,5
6 = (1/0,0003) (b 2/2) x (0,25b) ⅔ x 0,0003 0,5
Daí tiramos que b = 3,3 m.
	
	
	
· Pergunta 6
1 em 1 pontos
	
	
	
	Um determinado reservatório cilíndrico, com diâmetro de 2 m e altura 4 m, será construído com o objetivo de fornecer água para uma empresa. Admite-se que o mesmo terá sempre seu nível mantido no topo e de maneira constante, através da concessionária local.
 
Neste sentido, assinale a alternativa que indique qual a vazão que o mesmo fornecerá para o interior da indústria se esse dispuser de um orifício circular em sua parte inferior, junto ao fundo, de 10 cm de diâmetro:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
0,044 m 3/s
	Resposta Correta:
	 
0,044 m3/s
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois, vamos utilizar C d’, uma vez que o orifício se encontra junto ao fundo do reservatório. Como o orifício é circular C d’ = C d (1+0,13 K) = 0,61 (1+0,13 K) e, para este caso, K = 0,25, o que dá o valor de C d’ = 0,63.. Assim, o cálculo da vazão é feito com:
=0,044
 m 3/s.
	
	
	
· Pergunta 7
1 em 1 pontos
	
	
	
	Um vertedor será instalado num rio. No entanto, é necessário saber a que altura se elevará o nível da água, para ter-se noção se o mesmo sairá de  seu leito natural. O vertedor que será instalado possui 1 m de altura e 2 m de largura. A vazão do rio é de 0,4 m 3 /s.
 
Neste sentido, usando a fórmula simplificada de Francis, assinale a alternativa que indique a altura a que se elevará o nível do rio após a colocação do vertedor:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
1,23 m
	Resposta Correta:
	 
1,23 m
	Feedback da resposta:
	Sua Resposta está  incorreta. A alternativa está incorreta, pois, a altura a que se elevará o rio será H + p. Usando a fórmula de Francis, obteremosH. Somando com a altura fornecida do vertedor teremos a altura de água total.
Por Francis:                Q = 1,838 x L x H 3/2
Ou seja:                       0,4 = 1,838 x 2 x H 3/2
Isto resulta em H = 0,23 m. Somando com 1 m de altura do vertedor, fornecido no enunciado, teremos como altura de água total 1,23 m.
	
	
	
· Pergunta 8
1 em 1 pontos
	
	
	
	Um canal tem a forma trapezoidal onde será instalado um vertedor. A velocidade com que a água chega no vertedor Cipolletti instalado é de 3 m/s. Após instalado o vertedor, a água se elevou 0,2 m acima da crista do mesmo, adquirindo a forma mostrada na figura. Considere que a área molhada do canal de acesso pode ser calculada em função da figura.
 
Fonte: o autor.
 
Neste sentido, assinale a alternativa que indique qual a vazão que está trafegando:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
0,41 m 3/s
	Resposta Correta:
	 
0,41 m3/s
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois como a velocidade é alta e como a área molhada do canal (área do trapézio = (4+3)/2*2 é maior do que seis vezes a área de escoamento do vertedor (0,2 * 4), utiliza-se a fórmula de Francis para velocidades altas:
Que dá como resposta Q = 0,42 m 3/s.
	
	
	
· Pergunta 9
1 em 1 pontos
	
	
	
	Devido à razões de ordens práticas, num determinado canal foi instalado um vertedor de forma circular. O diâmetro do vertedor é de 20 cm. Quando a água represada subiu no nível do canal e começou a verter, uma escala ao lado mesmo acusou a marca de 8 cm acima do ponto mais baixo da circunferência.
 
Neste sentido, assinale a alternativa que determine qual a vazão que está ocorrendo:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
5 L/s
	Resposta Correta:
	 
5 L/s
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois como o vertedor é circular, utilizaremos a fórmula
Q = 1,518 x D 0,693 x H 1,807
Com os dados fornecidos pelo enunciado ficamos sabendo que o diâmetro do orifício do vertedor é de 20 cm e que a altura de água acima da crista é de 8 cm. Desta maneira, a equação fica:                                                Q = 1,518 x 0,2 0,693 x 0,08 1,807.
Isto dá como resposta Q = 0,005 m 3/s, ou 5 L/s.
	
	
	
· Pergunta 10
1 em 1 pontos
	
	
	
	Um canal retangular de concreto com alisamento deverá ser construído para condução de água. A largura do fundo está prevista para medir 3 m e declividade longitudinal 0,0005 m/m. Deseja-se que este canal tenha máxima eficiência. Você, como engenheiro, é chamado para dar seu parecer sobre alguns detalhes técnicos.
 
Neste sentido, assinale a alternativa que indique a vazão que irá fluir pelo canal:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
6,9 m 3/s
	Resposta Correta:
	 
6,9 m3/s
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois, considerando que o canal deverá ser de máxima eficiência, a altura de água no mesmo deverá ser a metade da medida da largura do canal, portanto h = 1,5 m. Sendo retangular, a área molhada será A m = 3 x 1,5 = 4,5 m 2. O perímetro molhado será P m = 1,5 +3 + 1,5 = 6 m. Por sua vez, o raio hidráulico será R h = A m / P m
= 4,5 / 6 = 0,75 m. Agora, juntamente com a declividade fornecida no enunciado, I = 0,0005 m/m, já dispomos de todos os parâmetros para o cálculo da vazão, usando a fórmula de Manning, só lembrando que, para canal de concreto com acabamento n = 0,012.
Q = (1/n) A m . R h 2/3
. I 0,5
Q = (1/0,012) 4,5 x 0,75 2/3
x 0,005 0,5 = 6,9 m 3/s.