幅の広い長方形水路で、跳水前の水深h1=0.50m、流速V1=6.0m/sの射流が跳水を起こす。跳水後の水深h2は、h2=(h1/2)・{√(1+8Fr1²)−1}(Fr1:跳水前のフルード数、Fr1=V1/√(g・h1))で与えられる。g=9.8m/s²として、h2に最も近い値はどれか。ただし、Fr1²=7.35、√59.8=7.73、√22.7=4.76とする。
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解答正解 2
Fr1=V1/√(g・h1)=6.0/√4.9=2.71(射流)で、Fr1²=7.35である。h2=(0.50/2)×(√(1+8×7.35)−1)=0.25×(7.73−1)≒1.68mとなる。跳水は射流から常流への遷移で、水深が増加し、エネルギー損失を伴う。下流側の水深が共役水深に一致する位置に跳水が生じる。
選択肢ごとの判定
1Fr1²ではなくFr1(=2.71)を用いてh2=0.25×(√22.7−1)としたもの。
2正しい。Fr1²=36/4.9=7.35、h2=0.25×(√(1+58.8)−1)=0.25×(7.73−1)=1.68m。
3式の「−1」を引き忘れ、0.25×7.73としたもの。
4式の「−1」を「+1」と取り違えた値(0.25×8.73)。
5係数h1/2の代わりにh1を用いた値(0.50×6.73)。