El uso del cálculo en ingeniería

El cálculo, definido como el estudio matemático del cambio, fue desarrollado independientemente por Isaac Newton y Gottfried Wilhelm von Leibniz en el siglo XVII. La ingeniería se define como "la profesión en la que se adquiere un conocimiento de las ciencias matemáticas y naturales mediante el estudio, la experiencia y la práctica se aplica con criterio para desarrollar formas de utilizar, económicamente, los materiales y las fuerzas de la naturaleza en beneficio de la humanidad ". Algunos ingenieros utilizan directamente el cálculo en su práctica diaria y algunos utilizan programas informáticos basados ​​en el cálculo que simplifican la ingeniería. diseño. Dos métodos de cálculo, diferenciación e integración, son particularmente útiles en la práctica de la ingeniería y generalmente se usan para optimización y suma, respectivamente.

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Muchos aspectos de la ingeniería civil requieren cálculo. En primer lugar, la derivación de las ecuaciones básicas de la mecánica de fluidos requiere cálculo. Por ejemplo, todos los programas de análisis hidráulico, que ayudan en el diseño de desagües pluviales y sistemas de canales abiertos, utilizan métodos numéricos de cálculo para obtener los resultados. En hidrología, el volumen se calcula como el área bajo la curva de una gráfica de flujo en función del tiempo y se logra mediante cálculo.

En ingeniería estructural, el cálculo se utiliza para determinar las fuerzas en configuraciones complejas de elementos estructurales. El análisis estructural relacionado con el diseño sísmico requiere cálculo. En el contexto de la estructura del suelo, se realizan cálculos de la capacidad de carga y la resistencia al corte del suelo. utilizando cálculo, como es la determinación de la presión lateral de la tierra y la estabilidad de taludes en complejos situaciones.

Muchos ejemplos del uso del cálculo se encuentran en la ingeniería mecánica, como calcular el área de superficie de objetos complejos para determinar las fuerzas de fricción, diseñar una bomba de acuerdo con el caudal y la altura, y calcular la potencia proporcionada por una batería sistema. La ley de enfriamiento de Newton es una ecuación diferencial gobernante en el diseño de HVAC que requiere integración para resolver.

Se pueden encontrar numerosos ejemplos del uso del cálculo en la ingeniería aeroespacial. El empuje en el tiempo calculado usando la ecuación ideal del cohete es una aplicación de cálculo. El análisis de cohetes que funcionan en etapas también requiere cálculo, al igual que el modelado gravitacional en el tiempo y el espacio. Casi todos los modelos físicos, especialmente los de astronomía y sistemas complejos, utilizan alguna forma de cálculo.