Содержание
Исчисление, определяемое как математическое исследование изменений, было независимо разработано Исааком Ньютоном и Готфридом Вильгельмом фон Лейбницем в 17 веке. Инженерная деятельность определяется как «профессия, в которой знания математических и естественных наук, полученные в результате изучения, опыта и практики, применяются на основе суждений для разработки способов экономного использования материалов и сил природы на благо человечества». Некоторые инженеры непосредственно используют исчисление в своей повседневной практике, а некоторые используют компьютерные программы, основанные на исчислении, которые упрощают проектирование. Два метода исчисления, дифференцирование и интеграция, особенно полезны в инженерной практике и обычно используются для оптимизации и суммирования, соответственно.
Гражданское строительство
••• losmandarinas / iStock / Getty ImagesМногие аспекты гражданского строительства требуют исчисления. Во-первых, вывод основных уравнений механики жидкости требует исчисления. Например, все программы гидравлического анализа, которые помогают в проектировании систем ливневых стоков и открытых каналов, используют численные методы исчисления для получения результатов. В гидрологии объем рассчитывается как площадь под кривой зависимости расхода от времени и выполняется с использованием исчисления.
Строительная инженерия
В структурной инженерии исчисление используется для определения сил в сложных конфигурациях структурных элементов. Структурный анализ, относящийся к сейсмическому проектированию, требует исчисления. В структуре структуры грунта расчеты несущей способности и прочности на сдвиг грунта выполняются с использованием исчисления, а также определения бокового давления грунта и устойчивости склона в сложных ситуациях.
Машиностроение
Многие примеры использования исчисления найдены в машиностроении, такие как вычисление площади поверхности сложных объектов для определения сил трения, проектирование насоса в соответствии с расходом и напором и вычисление мощности, обеспечиваемой системой батарей. Закон охлаждения Ньютона является определяющим дифференциальным уравнением в конструкции HVAC, для решения которого требуется интеграция.
Аэрокосмическая техника
Многочисленные примеры использования исчисления можно найти в аэрокосмической технике. Тяга во времени, рассчитанная с использованием уравнения идеальной ракеты, является приложением исчисления. Анализ ракет, которые функционируют поэтапно, также требует исчисления, как и гравитационное моделирование во времени и пространстве. Почти все физические модели, особенно астрономические и сложные системы, используют те или иные формы исчисления.