Användning av kalkyl i teknik

Innehåll

• Civilingenjör
• Strukturteknik
• Maskinteknik
• Flyg-och rymdteknik

Calculus, definierad som den matematiska studien av förändring, utvecklades oberoende av Isaac Newton och Gottfried Wilhelm von Leibniz på 1600-talet. Teknik definieras som "det yrke där en kunskap om matematik och naturvetenskap som erhållits genom studier, erfarenhet och praxis tillämpas med bedömning för att utveckla sätt att ekonomiskt utnyttja naturens material och krafter till gagn för mänskligheten." Vissa ingenjörer använder direkt kalkyl i sin dagliga praxis och andra använder datorprogram baserade på kalkyl som förenklar teknisk design. Två metoder för beräkning, differentiering och integration, är särskilt användbara i teknikutövningen och används vanligtvis för optimering respektive summering.

Civilingenjör

••• losmandarinas / iStock / Getty Images

Många aspekter av anläggning kräver kalkyl. För det första kräver härledning av de grundläggande fluidmekanikekvationerna beräkning. Till exempel använder alla hydrauliska analysprogram, som hjälper till att utforma stormavlopp och öppna kanalsystem, numeriska metoder för att få resultaten. I hydrologi beräknas volymen som området under kurvan för en kurva av flöde kontra tid och uppnås med hjälp av kalkyl.

Strukturteknik

I konstruktionsteknik används kalkyl för att bestämma krafterna i komplexa konfigurationer av konstruktionselement. Strukturanalys avser seismisk design kräver kalkyl. I en jordstrukturkon, görs beräkningar av bärkapacitet och skjuvhållfasthet hos mark med hjälp av kalkylen, liksom bestämningen av sidotjordstrycket och sluttningsstabiliteten i komplexa situationer.

Maskinteknik

Många exempel på användningen av kalkylen finns inom maskinteknik, såsom beräkning av ytarea för komplexa föremål för att bestämma friktionskrafter, utforma en pump enligt flödeshastighet och huvud och beräkna kraften som tillhandahålls av ett batterisystem. Newtons lag om kylning är en reglerande differentiell ekvation i VVS-design som kräver integration för att lösa.

Flyg-och rymdteknik

Många exempel på användning av kalkyler finns inom flyg- och rymdteknik. Tryck över tid beräknad med den ideala raketekvationen är en tillämpning av kalkylen. Analys av raketer som fungerar i steg kräver också beräkning, liksom gravitationsmodellering över tid och rum. Nästan alla fysikmodeller, särskilt astronomi och komplexa system, använder någon form av kalkyl.