L'uso del calcolo in ingegneria

Il calcolo, definito come lo studio matematico del cambiamento, è stato sviluppato indipendentemente da Isaac Newton e Gottfried Wilhelm von Leibniz nel XVII secolo. L'ingegneria è definita come "la professione in cui una conoscenza delle scienze matematiche e naturali acquisita dallo studio, dall'esperienza e la pratica viene applicata con giudizio per sviluppare modi per utilizzare, economicamente, i materiali e le forze della natura a beneficio dell'umanità." Alcuni ingegneri usano direttamente il calcolo nella loro pratica quotidiana e alcuni usano programmi per computer basati sul calcolo che semplificano l'ingegneria design. Due metodi di calcolo, differenziazione e integrazione, sono particolarmente utili nella pratica dell'ingegneria e sono generalmente utilizzati rispettivamente per l'ottimizzazione e la somma.

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Molti aspetti dell'ingegneria civile richiedono calcoli. In primo luogo, la derivazione delle equazioni di base della meccanica dei fluidi richiede il calcolo. Ad esempio, tutti i programmi di analisi idraulica, che aiutano nella progettazione di tombini e sistemi a canale aperto, utilizzano metodi numerici di calcolo per ottenere i risultati. In idrologia, il volume viene calcolato come l'area sotto la curva di un grafico del flusso in funzione del tempo e viene eseguito utilizzando il calcolo.

Nell'ingegneria strutturale, il calcolo viene utilizzato per determinare le forze in configurazioni complesse di elementi strutturali. L'analisi strutturale relativa alla progettazione sismica richiede il calcolo. In un contesto di struttura del suolo, vengono eseguiti i calcoli della capacità portante e della resistenza a taglio del suolo usando il calcolo, così come la determinazione della pressione laterale del terreno e la stabilità del pendio in complessi situazioni.

Molti esempi dell'uso del calcolo si trovano nell'ingegneria meccanica, come il calcolo della superficie di oggetti complessi per complex determinare le forze di attrito, progettando una pompa in base alla portata e alla prevalenza e calcolando la potenza fornita da una batteria sistema. La legge del raffreddamento di Newton è un'equazione differenziale determinante nella progettazione HVAC che richiede l'integrazione per essere risolta.

Numerosi esempi dell'uso del calcolo possono essere trovati nell'ingegneria aerospaziale. La spinta nel tempo calcolata utilizzando l'equazione del razzo ideale è un'applicazione del calcolo. Anche l'analisi dei razzi che funzionano in più fasi richiede calcoli, così come la modellazione gravitazionale nel tempo e nello spazio. Quasi tutti i modelli fisici, in particolare quelli dell'astronomia e dei sistemi complessi, utilizzano una qualche forma di calcolo.