Brug af calculus i Engineering

Calculus, defineret som den matematiske undersøgelse af forandring, blev udviklet uafhængigt af Isaac Newton og Gottfried Wilhelm von Leibniz i det 17. århundrede. Ingeniørarbejde er defineret som "det erhverv, hvori en viden om de matematiske og naturvidenskaber opnået ved undersøgelse, erfaring og praksis anvendes med bedømmelse for at udvikle måder til økonomisk at udnytte naturens materialer og kræfter til gavn for menneskeheden." Nogle ingeniører bruger direkte regnestykker i deres daglige praksis, og andre bruger computerprogrammer baseret på en beregning, der forenkler teknisk design. To beregningsmetoder, differentiering og integration er især nyttige i udøvelsen af ingeniørarbejde og bruges generelt til henholdsvis optimering og summering.
Civil Engineering
••• losmandarinas /iStock /Getty Images

Mange aspekter af anlæg kræver beregning. For det første kræver afledning af de grundlæggende væskemekaniske ligninger beregning. For eksempel bruger alle hydrauliske analyseprogrammer, der hjælper med design af stormafløb og åbne kanalsystemer, numeriske beregningsmetoder for at opnå resultaterne. I hydrologi beregnes volumen som arealet under kurven for et plot af flow versus tid og udføres ved hjælp af calculus.
Structural Engineering

I konstruktionsteknologi bruges calculus til at bestemme kræfterne i komplekse konfigurationer af strukturelle elementer. Strukturanalyse vedrørende seismisk design kræver beregning. I en jordstrukturkontekst udføres beregninger af jordens bæreevne og forskydningsstyrke ved hjælp af en beregning, ligesom bestemmelsen af lateralt jordtryk og skråningsstabilitet i komplekse situationer.
Mekanisk konstruktion

Mange eksempler på brugen af beregning findes i mekanisk konstruktion, såsom beregning af overfladearealet af komplekse genstande til bestemmelse af friktionskræfter, design af en pumpe i henhold til strømningshastighed og hoved, og beregning af effekten leveret af et batterisystem. Newtons lov om køling er en styrende differentialligning i HVAC-design, som kræver integration for at løse.
Luftrumsteknologi

Talrige eksempler på brugen af beregning kan findes inden for rum- og rumteknik. Fremdrift over tid beregnet ved hjælp af den ideelle raketligning er en anvendelse af beregningen. Analyse af raketter, der fungerer i trin, kræver også beregning, ligesom gravitationsmodellering over tid og rum gør. Næsten alle fysikmodeller, især astronomi og komplekse systemer, bruger en form for beregning.