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Hidráulica

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Um canal trapezoidal foi projetado para trabalhar na condição de mínimo perímetro molhado, sujeito às condições: vazão 8,5 m3 /s, velocidade média 0,8 m/s, inclinação dos taludes 1H:2V e coeficiente de rugosidade de Manning 0,025. Determine a largura de fundo, a altura de água e a declividade longitudinal.
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Victoria Kelly Caetano Gonçalves

ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, vamos seguir os passos necessários: 1. Cálculo da Área de Seção Transversal (A): A vazão (Q) é dada por: \[ Q = A \cdot V \] Onde: - \( Q = 8,5 \, m^3/s \) - \( V = 0,8 \, m/s \) Portanto: \[ A = \frac{Q}{V} = \frac{8,5}{0,8} = 10,625 \, m^2 \] 2. Definição da Seção Trapezoidal: A área de um canal trapezoidal é dada por: \[ A = b \cdot h + \frac{(b + B)}{2} \cdot h \] Onde: - \( b \) = largura de fundo - \( h \) = altura da água - \( B \) = largura da superfície (que depende da inclinação dos taludes) Para um talude de 1H:2V, temos: \[ B = 2h \] Assim, a área se torna: \[ A = b \cdot h + \frac{(b + 2h)}{2} \cdot h = b \cdot h + \frac{b \cdot h}{2} + h^2 = \frac{3b \cdot h}{2} + h^2 \] 3. Cálculo do Perímetro Molhado (P): O perímetro molhado para um canal trapezoidal é dado por: \[ P = b + 2 \cdot \sqrt{h^2 + (2h)^2} = b + 2 \cdot \sqrt{5h^2} = b + 2\sqrt{5}h \] 4. Cálculo da Declividade Longitudinal (S): Usando a fórmula de Manning: \[ V = \frac{1}{n} R^{2/3} S^{1/2} \] Onde: - \( R = \frac{A}{P} \) (raio hidráulico) Substituindo os valores conhecidos, você pode resolver para a declividade longitudinal \( S \). 5. Resolvendo o Sistema: Com as equações acima, você pode resolver um sistema de equações para encontrar \( b \), \( h \) e \( S \). Esses passos devem te ajudar a determinar a largura de fundo, a altura de água e a declividade longitudinal do canal trapezoidal. Se precisar de mais detalhes em algum passo específico, é só avisar!

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