공학에서 미적분의 사용

변화에 대한 수학적 연구로 정의되는 미적분학은 17 세기에 Isaac Newton과 Gottfried Wilhelm von Leibniz에 의해 독립적으로 개발되었습니다. 공학은 "수학 및 자연 과학에 대한 지식을 연구, 경험 및 실천은 인류의 이익을 위해 자연의 물질과 힘을 경제적으로 활용하는 방법을 개발하기 위해 판단과 함께 적용됩니다. " 일부 엔지니어는 일상 연습에서 미적분을 직접 사용하고 일부 엔지니어는 엔지니어링을 단순화하는 미적분 기반 컴퓨터 프로그램을 사용합니다. 디자인. 미적분의 두 가지 방법 인 미분과 적분은 공학 실습에 특히 유용하며 일반적으로 각각 최적화 및 합산에 사용됩니다.

토목 공학

토목 엔지니어가 설계 한 개방형 채널 흐름.

•••losmandarinas / iStock / Getty 이미지

토목 공학의 여러 측면에는 미적분이 필요합니다. 첫째, 기본 유체 역학 방정식의 유도에는 미적분이 필요합니다. 예를 들어, 우수 배수 및 개방형 수로 시스템 설계에 도움이되는 모든 수력 해석 프로그램은 미적분 수치 방법을 사용하여 결과를 얻습니다. 수 문학에서 부피는 시간에 대한 흐름 플롯의 곡선 아래 면적으로 계산되며 미적분을 사용하여 수행됩니다.

구조 공학

구조 공학에서 미적분은 구조 요소의 복잡한 구성에서 힘을 결정하는 데 사용됩니다. 내진 설계와 관련된 구조 해석에는 미적분이 필요합니다. 토양 구조 맥락에서 토양의 지지력 및 전단 강도 계산이 수행됩니다. 미적분을 사용하여 단지의 측면 토압 및 경사 안정성 결정 상황.

기계 공학

복잡한 물체의 표면적을 계산하는 것과 같이 기계 공학에서 미적분 사용의 많은 예를 찾을 수 있습니다. 마찰력을 결정하고, 유량과 수두에 따라 펌프를 설계하고, 배터리가 제공하는 전력을 계산합니다. 체계. 뉴턴의 냉각 법칙은 HVAC 설계에서 통합이 필요한 미분 방정식입니다.

항공 우주 공학

미적분 사용의 많은 예는 항공 우주 공학에서 찾을 수 있습니다. 이상적인 로켓 방정식을 사용하여 계산 된 시간 경과에 따른 추력은 미적분의 응용입니다. 단계적으로 작동하는 로켓을 분석하려면 시간과 공간에 따른 중력 모델링과 마찬가지로 미적분도 필요합니다. 거의 모든 물리학 모델, 특히 천문학과 복잡한 시스템의 모델은 어떤 형태의 미적분학을 사용합니다.

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