O Uso do Cálculo na Engenharia

O cálculo, definido como o estudo matemático da mudança, foi desenvolvido independentemente por Isaac Newton e Gottfried Wilhelm von Leibniz no século XVII. Engenharia é definida como "a profissão na qual o conhecimento das ciências matemáticas e naturais obtido por estudo, experiência e a prática é aplicada com discernimento para desenvolver maneiras de utilizar, economicamente, os materiais e as forças da natureza para o benefício da humanidade. " Alguns engenheiros usam cálculo diretamente em sua prática diária e alguns usam programas de computador baseados em cálculo que simplificam a engenharia Projeto. Dois métodos de cálculo, diferenciação e integração, são particularmente úteis na prática da engenharia e geralmente são usados ​​para otimização e soma, respectivamente.

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Muitos aspectos da engenharia civil requerem cálculo. Em primeiro lugar, a derivação das equações básicas da mecânica dos fluidos requer cálculo. Por exemplo, todos os programas de análise hidráulica, que auxiliam no projeto de drenos pluviais e sistemas de canal aberto, usam métodos de cálculo numérico para obter os resultados. Em hidrologia, o volume é calculado como a área sob a curva de um gráfico de fluxo versus tempo e é realizado por meio de cálculo.

Na engenharia estrutural, o cálculo é usado para determinar as forças em configurações complexas de elementos estruturais. A análise estrutural relacionada ao projeto sísmico requer cálculos. Em um contexto de estrutura do solo, cálculos de capacidade de suporte e resistência ao cisalhamento do solo são feitos usando cálculo, como é a determinação da pressão lateral da terra e estabilidade de declive em complexos situações.

Muitos exemplos do uso de cálculo são encontrados em engenharia mecânica, como o cálculo da área de superfície de objetos complexos para determinar as forças de atrito, projetando uma bomba de acordo com a taxa de fluxo e cabeça e calculando a energia fornecida por uma bateria sistema. A lei de resfriamento de Newton é uma equação diferencial governante no projeto de HVAC que requer integração para ser resolvida.

Numerosos exemplos do uso do cálculo podem ser encontrados na engenharia aeroespacial. O empuxo ao longo do tempo calculado usando a equação do foguete ideal é uma aplicação de cálculo. A análise de foguetes que funcionam em estágios também requer cálculos, assim como a modelagem gravitacional no tempo e no espaço. Quase todos os modelos de física, especialmente os de astronomia e sistemas complexos, usam alguma forma de cálculo.