Bruk av kalkulus i ingeniørfag

Calculus, definert som den matematiske studien av endring, ble utviklet uavhengig av Isaac Newton og Gottfried Wilhelm von Leibniz på 1600-tallet. Ingeniørfag er definert som "yrket der kunnskap om matematikk og naturvitenskap oppnås ved studier, erfaring og praksis blir brukt med dømmekraft for å utvikle måter å utnytte, naturlig, naturmaterialene og kreftene til fordel for menneskeheten. " Noen ingeniører bruker direkte kalkulus i sin daglige praksis, og noen bruker dataprogrammer basert på kalkulator som forenkler engineering design. To beregningsmetoder, differensiering og integrering, er spesielt nyttige i teknikkutøvelsen, og brukes vanligvis for henholdsvis optimalisering og summering.

•••losmandarinas / iStock / Getty Images

Mange aspekter av byggingeniør krever kalkulator. For det første krever avledning av de grunnleggende fluidmekaniske ligningene kalkulator. For eksempel bruker alle hydrauliske analyseprogrammer, som hjelper til med utformingen av stormavløp og åpne kanalsystemer, numeriske beregningsmetoder for å oppnå resultatene. I hydrologi beregnes volum som arealet under kurven til et plot av strømning versus tid og oppnås ved hjelp av kalkulus.

I konstruksjonsteknikk brukes kalkulus for å bestemme kreftene i komplekse konfigurasjoner av strukturelle elementer. Strukturanalyse knyttet til seismisk design krever kalkulus. I en jordstruktursammenheng gjøres beregninger av jordens bæreevne og skjærstyrke ved hjelp av kalkulus, som er bestemmelsen av lateralt jordtrykk og stigningsstabilitet i kompleks situasjoner.

Mange eksempler på bruk av kalkulus finnes i maskinteknikk, for eksempel å beregne overflaten til komplekse gjenstander til bestemme friksjonskrefter, utforme en pumpe i henhold til strømningshastighet og hode, og beregne effekten som et batteri gir system. Newtons kjølingslov er en styrende differensialligning i HVAC-design som krever integrasjon for å løse.

Tallrike eksempler på bruk av kalkulus finnes i luftfartsteknikk. Skyv over tid beregnet ved hjelp av den ideelle rakettligningen er en anvendelse av kalkulus. Analyse av raketter som fungerer trinnvis krever også kalkulator, som gravitasjonsmodellering over tid og rom. Nesten alle fysikkmodeller, spesielt astronomi og komplekse systemer, bruker en eller annen form for kalkulator.