O cálculo, definido como o estudo matemático da mudança, foi desenvolvido independentemente por Isaac Newton e Gottfried Wilhelm von Leibniz no século XVII. A engenharia é definida como "a profissão na qual um conhecimento das ciências matemáticas e naturais adquiridas pelo estudo, experiência e prática é aplicado com julgamento para desenvolver maneiras de utilizar, economicamente, os materiais e forças da natureza em benefício da humanidade". Alguns engenheiros usam diretamente o cálculo em suas práticas diárias e alguns usam programas de computador baseados em cálculo que simplificam o projeto de engenharia. Dois métodos de cálculo, diferenciação e integração, são particularmente úteis na prática da engenharia e geralmente são usados para otimização e somatória, respectivamente.
Engenharia Civil
••• losmandarinas /iStock /Getty Images
Muitos aspectos da engenharia civil exigem 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 sistemas de drenagem pluvial e de canal aberto, usam métodos numéricos de cálculo para obter os resultados. Na hidrologia, o volume é calculado como a área sob a curva de um gráfico de fluxo versus tempo e é realizado usando cálculo.
Engenharia Estrutural
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 cálculo. No contexto da estrutura do solo, os cálculos da capacidade de suporte e da resistência ao cisalhamento do solo são feitos usando cálculo, assim como a determinação da pressão lateral da terra e da estabilidade da inclinação em situações complexas.
Engenharia mecânica
Muitos exemplos do O uso de cálculo é encontrado na engenharia mecânica, como o cálculo da área de superfície de objetos complexos para determinar forças de atrito, o projeto de uma bomba de acordo com a vazão e a cabeça e o cálculo da energia fornecida por um sistema de bateria. A lei de Newton do resfriamento é uma equação diferencial governante no projeto de HVAC que requer integração para resolver.
Engenharia Aeroespacial
Inúmeros exemplos do uso de cálculo podem ser encontrados na engenharia aeroespacial. O impulso ao longo do tempo calculado usando a equação ideal do foguete é uma aplicação de cálculo. A análise de foguetes que funcionam em estágios também requer cálculo, 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.