Mulți factori afectează fluxul de apă printr-un râu sau conductă, iar unul dintre cei mai importanți dintre aceștia este raza hidraulică. Acest lucru depinde de aria secțiunii transversale totale a incintei și de ceea ce se numește perimetru udat, care vă spune în esență cât de mulți pereți ai incintei sunt în contact cu apa.
Calculul perimetrului udat nu este întotdeauna ușor, deoarece depinde puternic de forma rezervorului și de nivelul apei. Dacă nu puteți măsura direct perimetrul udat, va trebui să îl estimați folosind o formă care se potrivește aproximativ cu forma rezervorului.
Ce este un perimetru ud?
Perimetrul umezit al unui râu sau al altui recipient de apă face parte din perimetrul zonei transversale a containerului. Pentru a fi mai precis, este partea zonei secțiunii transversale în contact direct cu apa, deci ea se extinde de-a lungul patului apei și în sus, pe laturi, până la punctul care corespunde suprafeței apă.
Aflarea acestui lucru este puțin diferită de calcularea secțiunii transversale a containerului, atunci, chiar dacă există unele similitudini în ceea ce privește informațiile de care aveți nevoie.
Calculul perimetrului udat - General
Pentru a calcula perimetrul umezit, trebuie fie să îl estimați, fie să măsurați lungimea fiecăreia dintre laturile râului sau containerului în contact cu apa. Formula generală pentru un perimetru udat P este:
P = \ sum_i l_i
Unde leu este lungimea laturii eu, iar suma trece peste toate părțile în contact cu apa. Această formulă este destul de simplă de utilizat în principiu, dar în practică nu este ușor să găsești informațiile de care ai nevoie. Dacă sunteți de fapt în locația apei și a suprafețelor în contact cu aceasta, cel mai simplu mod a găsi perimetrul udat înseamnă a măsura fizic toate părțile relevante și a le adăuga împreună.
În unele cazuri, totuși - cum ar fi pentru un râu - aceasta prezintă propriile sale probleme, iar estimarea perimetrului ar putea fi o modalitate mai practică de abordare a problemei.
Aproximativ ca trapez
În multe cazuri, aria secțiunii transversale pentru apă într-un râu poate fi aproximată ca formând un trapez, cu latura mai scurtă ca bază de-a lungul albiei râului. Formula pentru găsirea perimetrului udat în acest caz este:
P = b + 2 \ Bigg (\ bigg (\ frac {(T - b)} {2} \ bigg) ^ 2 + h ^ 2 \ Bigg) ^ {1/2}
Unde b este lungimea bazei, T este lungimea vârfului (de la bancă la bancă) și h este înălțimea apei. Din nou, găsirea valorilor pentru acestea s-ar putea să nu fie ușoară, dar puteți estima dacă este dificil să obțineți informațiile altfel.
Aproximativ ca dreptunghi
Un dreptunghi este mai simplu de calculat perimetrul udat, dar majoritatea fluxurilor naturale de apă au maluri înclinate și, prin urmare, ar fi mai bine aproximate ca trapez. Cu toate acestea, dacă aveți un rezervor care poate fi aproximat ca un dreptunghi, matematica este mult mai ușoară:
P = b + 2h
Unde b este baza și h este înălțimea apei.
Aproximativ ca cerc
Dacă luați în considerare fluxul de apă printr-o conductă sau printr-o altă formă, credeți că poate fi aproximat cu precizie ca secțiunea transversală a unei părți a unui cerc, puteți calcula perimetrul udat folosind formula pentru lungimea unui arc de cerc.
Dacă calculați o conductă, probabil că veți cunoaște diametrul (și, prin urmare, raza) conductei din specificațiile sale, ceea ce face procesul mult mai ușor. Formula pentru lungimea arcului (cu unghiul măsurat în radiani) este:
P = θr
Unde θ este unghiul din centrul cercului acoperit de arcul care conține apă și r este raza. De exemplu, dacă apa umple jumătate din secțiunea circulară, aceasta este π radiani, dând un perimetru udat de π_r_ = π_d_ / 2, unde d este diametrul conductei.
Cu alte cuvinte, după cum v-ați aștepta, perimetrul udat în acest caz este jumătate din circumferința cercului. Având în vedere că există 2π radiani într-un cerc, o țeavă plină ar avea un perimetru udat de 2 π_r_ - circumferința cercului.