Calculadora de vertedouro de crista larga
Uma crista de 1,5 m com 0,3 m de carga forma escoamento crítico com profundidade de 0,2 m, dois terços da carga. Informe largura, carga a montante e gravidade e veja a vazão teórica, a profundidade e a velocidade críticas. Grátis no seu navegador.
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Exemplo resolvido
- Largura da crista
- 1,5
- Carga a montante
- 0,3
- Gravidade
- 9,81
- Profundidade crítica
- 0,2
- Velocidade crítica
- 1,4007141036
- Vazão de descarga
- 0,4202142311
- Vazão
- 0,4202142311
Um vertedouro de crista larga é um controle hidráulico cuja crista é longa o bastante, no sentido do escoamento, para a superfície livre ficar paralela à crista e formar escoamento crítico. Esta calculadora recebe a largura retangular da crista, a carga a montante medida acima dela e a aceleração da gravidade, e devolve a vazão volumétrica teórica — o gasto Q — pela teoria de escoamento crítico. A identidade é Q igual a (dois terços) elevado a três meios vezes a largura vezes a raiz de g vezes a carga elevada a três meios, o mesmo que largura vezes profundidade crítica vezes velocidade crítica quando a profundidade crítica vale dois terços da carga. Mantenha unidades de comprimento e tempo consistentes para que Q seja volume por tempo.
Teoria do escoamento crítico em um vertedouro de crista larga
Um vertedouro de crista larga é uma soleira ou um controle retangular cuja crista é longa no sentido da corrente, em geral várias vezes a carga a montante, de modo que a superfície livre possa ficar paralela à crista e uma seção de escoamento crítico se estabeleça sobre ela. Manuais de hidráulica contrastam essa geometria com o vertedouro de crista aguda, em que uma chapa fina lança uma napa livre e o coeficiente de vazão vem de uma curva empírica.
Sobre uma crista larga o controle é, em teoria, o escoamento crítico: o número de Froude vale um, o que significa que a velocidade média na profundidade é igual à raiz quadrada da aceleração da gravidade vezes a profundidade local. A vazão volumétrica Q é o produto da largura retangular da crista b, da profundidade crítica e da velocidade crítica, que se reescreve de imediato como Q igual a (dois terços) elevado a três meios vezes b vezes a raiz de g vezes H elevado a três meios.
Esta calculadora avalia essa identidade com coeficiente de vazão teórico igual a um. Ela não incorpora um Cd de laboratório, fator de contração lateral, rugosidade nem redução por afogamento; esses efeitos pertencem a uma curva-chave específica do local. Se a crista for tão curta que a napa se descole, a estrutura se comporta como vertedouro de crista aguda e esta fórmula não se aplica.
O coeficiente (dois terços) a três meios vale cerca de 0.5443 e volta ao lado da vazão para você conferir a forma fechada em relação ao caminho pela profundidade crítica.
Onde a vazão teórica do vertedouro é usada
Quem projeta irrigação e drenagem usa um vertedouro de crista larga como controle robusto, tolerante a detritos, que também mede a vazão do canal quando a crista é longa o bastante para o escoamento crítico. Uma primeira estimativa de Q a partir da largura, da carga e de g dimensiona a abertura antes de existir um Cd de laboratório ou uma curva-chave de campo, e é honesta ao omitir correções de afogamento e contração até esses dados existirem.
Laboratórios de ensino pedem comparar a vazão medida com a identidade teórica (dois terços) a três meios e discutir por que um Cd real é um pouco menor que um; um oráculo determinístico permite que a docente gere gabaritos para b, H e g arbitrários sem um pacote completo de fluidos computacionais.
Equipes de campo que conferem uma bacia de dissipação ou a crista de um vertedouro numa cheia podem converter a leitura de uma régua acima da crista em volume por tempo quando a estrutura é modular (livre, não submersa). Mantenha as solicitações pequenas, fixe a vazão arredondada nos testes e você obtém gastos de vertedouro reproduzíveis para tarefas, plugins LMS e workers de borda sem montar um solver hidráulico próprio.
Casos de uso
Checagens de projeto de canal e irrigação
Estime a vazão modular sobre um vertedouro retangular de crista larga a partir da largura de projeto, da carga de operação e da g local, antes de existir uma curva de laboratório.
Gabaritos de tarefa e laboratório de hidráulica
Gere Q, profundidade crítica e velocidade crítica determinísticas para b, H e g arbitrários, para a turma conferir a identidade (2/3)^{3/2} com dados de canaleta.
Perguntas frequentes
Qual fórmula a calculadora de vertedouro de crista larga usa?
O coeficiente de vazão é um; Cd de laboratório, contrações e afogamento não são aplicados.
Por que a largura da crista, a carga a montante e a gravidade precisam ser positivas?
Uma largura, uma carga ou uma g não positivas não definem vazão física de escoamento crítico neste modelo.
Quais unidades devo usar em um vertedouro de crista larga?
Qualquer par consistente de comprimento e tempo. Metros com g em m/s² dão Q em m³/s; pés com g em ft/s² dão Q em ft³/s. A calculadora não converte unidades.
Como um vertedouro de crista larga difere de um de crista aguda?
Uma crista larga é longa o bastante para a superfície ficar paralela à crista e o escoamento crítico controlar a vazão. Uma crista aguda lança uma napa livre; o Q dela usa um Cd empírico, não esta identidade (2/3)^{3/2}.
O resultado inclui coeficiente de descarga ou afogamento?
Não. Ele usa o coeficiente teórico igual a um, sem coeficiente de laboratório, contração lateral, rugosidade ou redução por afogamento. Esses efeitos entram em uma curva-chave própria do local, quando houver dados de campo ou de laboratório.
Ferramentas relacionadas
Para desenvolvedores — acesso via API
Tudo nesta página está disponível via API. Esta seção é para equipes que querem integrar a ferramenta aos próprios sistemas; quem não precisa disso pode simplesmente usar a ferramenta acima.
Endpoint
Autenticação por token Bearer. Um único POST coloca a tarefa na fila; o resultado chega por webhook ou link assinado.
Chame do seu código
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/broad-crested-weir \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"crest_width":1.5,"upstream_head":0.3,"gravity":9.81}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/broad-crested-weir", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"crest_width": 1.5,
"upstream_head": 0.3,
"gravity": 9.81
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/phys/broad-crested-weir",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"crest_width": 1.5,
"upstream_head": 0.3,
"gravity": 9.81
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/phys/broad-crested-weir", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"crest_width":1.5,"upstream_head":0.3,"gravity":9.81}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"crest_width":1.5,"upstream_head":0.3,"gravity":9.81}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/broad-crested-weir", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Exemplo de requisição
{
"crest_width": 1.5,
"upstream_head": 0.3,
"gravity": 9.81
}Exemplo de resposta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "phys.broad_crested_weir",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}A API é assíncrona: cada chamada devolve um task_id na hora. Se preferir polling, consulte o status a até 1 requisição por segundo.
Preço
Preço publicado, sem tokens nem créditos escondidos. Tarefa que falha não é cobrada.
Limites
max_abs_crest_width | 1000000000000 |
max_abs_upstream_head | 1000000000000 |
max_abs_gravity | 1000000000000 |
Erros
| HTTP | Código | O que significa |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Token ausente ou inválido. Confira o header Authorization. |
402 | insufficient_balance | Saldo insuficiente para esta tarefa. Faça uma recarga e tente de novo. |
404 | unknown_type | Esse tipo de tarefa não existe. Confira o campo type no catálogo. |
429 | rate_limited | Muitas requisições em pouco tempo. Espere um instante e tente de novo. |
Notas técnicas
Cada entrada precisa ser um número finito estritamente positivo; campos ausentes, zero, negativos, infinitos e tokens não numéricos falham com invalid_input e não são cobrados. Chamadas de API bem-sucedidas custam US$ 0,002.
Teoria do escoamento crítico em um vertedouro de crista larga
A energia específica medida a partir da crista relaciona então a carga a montante H com essa profundidade crítica y_c por H igual a y_c mais a carga de velocidade y_c sobre dois, de modo que y_c vale dois terços de H quando a carga já inclui a contribuição da velocidade de aproximação ou quando o reservatório a montante é largo o bastante para essa velocidade ser desprezível.
Entradas, unidades, campos da resposta e valores inválidos
Zero e negativos falham porque um vertedouro de largura nula, uma carga não positiva ou uma gravidade não positiva não definem vazão física neste modelo. Magnitudes acima de 10^{12} são rejeitadas por ficarem fora da faixa admitida. Mantenha as unidades consistentes: metros com metros por segundo ao quadrado dão metros cúbicos por segundo; pés com pés por segundo ao quadrado dão pés cúbicos por segundo. Validação com falha não é cobrada. Envie um corpo JSON com três números finitos estritamente positivos e obrigatórios: crest_width, a largura retangular da crista b; upstream_head, a carga de energia H medida acima da crista; e gravity, a aceleração gravitacional g. Os nomes preferidos são esses campos canônicos; aceitam-se os apelidos b, width, B, weir_width e crest para a largura, os apelidos H, head, h, water_head e approach_head para a carga, e os apelidos g, g_accel e gravitational_acceleration para a gravidade, para que planilhas e formulários tipados reutilizem o mesmo contrato. Cada valor pode chegar como número JSON ou como string decimal, inclusive notação científica; booleanos, objetos, arrays, strings vazias, NaN e infinitos são rejeitados. Em caso de sucesso, o corpo ecoa as três entradas arredondadas a doze casas decimais, mais critical_depth y_c igual a dois terços de H, critical_velocity igual à raiz de g vezes y_c, discharge e flow_rate como o mesmo Q volumétrico, coefficient (dois terços) a três meios, uma string de fórmula e method broad_crested_weir_critical_flow.
Onde a vazão teórica do vertedouro é usada
Como a implementação é parse puro de nível A, cada chamada bem-sucedida custa o US$ 0,002 publicado, sem tokens de modelo e sem rede de saída, e entrada inválida não consome saldo.
Casos de integração
Fixtures de software de canal aberto
Fixe a vazão esperada do vertedouro em testes unitários com unidades SI e imperiais, inclusive gravidade fora da Terra, sem embutir uma biblioteca hidráulica completa.
Perguntas técnicas
Quanto custa a calculadora de vertedouro de crista larga?
A ferramenta no navegador é gratuita. Pedidos de API usam saldo pré-pago do KIT a US$ 0,002 por chamada bem-sucedida; entrada inválida não é cobrada.