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Qual é a velocidade de atrito no fundo de um canal de seção retangular com 5,0 m de largura e 2,0 m de altura d¿água, com declividade de fundo de 0,23 m/km? Considere que o escoamento é uniforme e a massa específica da água é 1000 kg/m³.
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Questões Para o Saber

há 8 meses

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há 8 meses

Para calcular a velocidade de atrito no fundo de um canal retangular, podemos usar a fórmula de Manning, que é uma das mais comuns para escoamento em canais abertos. A fórmula é: \[ V = \frac{1}{n} R^{2/3} S^{1/2} \] onde: - \( V \) é a velocidade do escoamento (m/s), - \( n \) é o coeficiente de rugosidade de Manning, - \( R \) é o raio hidráulico (m), - \( S \) é a declividade do canal (m/m). 1. Cálculo do raio hidráulico \( R \): \[ R = \frac{A}{P} \] Onde: - \( A \) é a área da seção transversal (m²), - \( P \) é o perímetro molhado (m). Para um canal retangular: - \( A = largura \times altura = 5,0 \, m \times 2,0 \, m = 10,0 \, m² \) - \( P = largura + 2 \times altura = 5,0 \, m + 2 \times 2,0 \, m = 9,0 \, m \) Portanto: \[ R = \frac{10,0 \, m²}{9,0 \, m} \approx 1,11 \, m \] 2. Declividade \( S \): A declividade é dada como 0,23 m/km, que é igual a 0,00023 m/m. 3. Coeficiente de rugosidade \( n \): Para um canal de concreto, o valor típico de \( n \) é cerca de 0,015. 4. Substituindo na fórmula de Manning: \[ V = \frac{1}{0,015} (1,11)^{2/3} (0,00023)^{1/2} \] Calculando: - \( (1,11)^{2/3} \approx 1,08 \) - \( (0,00023)^{1/2} \approx 0,0152 \) Portanto: \[ V \approx \frac{1}{0,015} \times 1,08 \times 0,0152 \] \[ V \approx 1,08 \times 1,0133 \approx 1,095 \, m/s \] Convertendo para cm/s: \[ V \approx 109,5 \, cm/s \] Como a velocidade de atrito não é uma das opções dadas, pode haver um erro nos dados ou nas opções. No entanto, a velocidade calculada é significativamente maior que as opções apresentadas. Se precisar de mais ajuda, estou aqui!

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