atv4 hidraulica

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02/10/2020 Blackboard Learn
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Pergunta 1
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resposta:
Devido a necessidades construtivas que indicavam este formato, será escavado um canal trapezoidal.
Os dados geométricos constam da figura abaixo. Estima-se que a altura de água que será atingida
quando o mesmo entrar em funcionamento , será de 2 m. O canal será no formato regular, com talude
de 1:4. 
 
Fonte: o autor.
 
Neste sentido, calcule o raio hidráulico, e assinale a alternativa correta:
7 m 2
7 m2
Resposta correta. A alternativa está correta, pois como primeira etapa para chegarmos
no raio hidráulico precisamos calcular o valor da tangente do ângulo inferior do talude.
Mas, como é informado que o talude é de 1:4 isso nos indica que a tangente do ângulo
procurado é 4 o que nos permite calcular os valores de x 1 = x 2 = h / 4 = 2 / 4 = 0,5.
Agora podemos utilizar a fórmula para cálculo da área molhada: 
A m = b x h + 0,5 h (x 1 
+ x 2) 
A m = 3 x 2 + (0,5 + 0,5) = 7 m 2 
 
Pergunta 2
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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:
0,044 m 3/s
0,044 m3/s
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.
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Pergunta 3
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O proprietário de uma pequena lavoura precisa conhecer a vazão de um córrego de pequenas
dimensões que corre ao fundo de sua propriedade. Para tanto irá instalar um vertedor triangular,
ângulo central à 90 o . A vazão esperada para esse curso d'água é de 0,012 m 3 /s. 
 
Neste sentido, assinale a alternativa que indique quanto se elevará a água em relação ao vértice
central do vertedor:
15 cm
15 cm
Resposta correta. A alternativa está correta, pois, como a fórmula para vertedores
triangulares é 
Q = 1,4 x H 5/2 
Com a informação fornecida no enunciado do problema de que a vazão esperada
será de 0,012 m 3/s, temos que: 
0,012 = 1,4 x H 5/2 
O que nos dá a resposta esperada de H = 0,15 m ou 15 cm.
Pergunta 4
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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:
1,23 m
1,23 m
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, obteremos H. 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 5
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%
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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:
ressalto permanente 
 
 
ressalto permanente
 
 
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 6
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resposta:
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:
0,089 m/m
0,089 m/m
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 7
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. 
 
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Fonte: o autor.
 
Neste sentido, assinale a alternativa que indique qual a vazão que está trafegando:
0,75 m 3/s
0,41 m3/s
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, 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 8
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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:
3,3 m
3,3 m
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.
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Pergunta 9
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Um determinado canal foi construído num laboratório de testes de rugosidade para experiências com
diversos materiais. Os dados conhecidos são da vazão que o mesmo suportou, que foi de 8,3 m 3 /s e
da declividade com que foi construído, de 0,0005 m/m. As medidas geométricas foram de 3 m para a
largura é de 1,5 m de altura d'água. Como a experiência foi desmontada, ficou faltando anotar o
material que constituía as paredes do canal. 
 
Neste sentido, assinale a alternativa que apresente qual era esse material:
Vidro
Vidro
Resposta correta. A alternativa está correta, pois para descobrir o material de que foi
feito o canal, precisamos descobrir primeiro o valor do coeficienten . De posse de valor,
consultamos a tabela de coeficientes n e temos o resultado. Como são dados vazão,
declividade e as medidas geométricas do canal, podemos aplicar a equação de Manning.
Am = 3 x 1,5 = 4,15 m 2 
Pm = 1,5 + 3 + 1,5 = 6 m
Rh = 0,75 m
Q = (1/n) Am x Rh 2/3 x I 0,5 
8,3 = (1/n) 4,15 x 0,75 2/3 
x 0,0005 0,5 
Isolando a incógnita, temos n = 0,010. Consultando a tabela temos para esse valor que o
material é vidro.
Pergunta 10
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No projeto de determinado reservatório, de formato cilíndrico, deseja-se saber seu tempo de
esvaziamento. Para tanto são conhecidas a altura do reservatório e o diâmetro do orifício, de 0,15 m.
Considere um coeficiente de descarga corrigido de 0,62. O reservatório possui altura 5 m e área da
base de 7,065 m 2 . 
 
Neste sentido, assinale a alternativa que calcule o tempo para esvaziar:
640 s
640 s
Resposta correta. A alternativa está correta, pois considerando que o tempo consultado é
para se esvaziar o reservatório, h 2 = 0. Com os demais dados fornecidos pelo enunciado
colocados na fórmula, teremos 
 
 
O que dá como resultado um tempo de esvaziamento de 640 segundos.
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