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El cálculo, definido como el estudio matemático del cambio, fue desarrollado independientemente por Isaac Newton y Gottfried Wilhelm von Leibniz en el siglo XVII. La ingeniería se define como "la profesión en la cual el conocimiento de las ciencias matemáticas y naturales obtenidas mediante el estudio, la experiencia y la práctica se aplica con criterio para desarrollar formas de utilizar, económicamente, los materiales y las fuerzas de la naturaleza para el beneficio de la humanidad". Algunos ingenieros usan directamente el cálculo en su práctica diaria y algunos usan programas de computadora basados en cálculo que simplifican el diseño de ingeniería. Dos métodos de cálculo, diferenciación e integración, son particularmente útiles en la práctica de la ingeniería, y generalmente se usan para la optimización y la suma, respectivamente.
Ingeniero civil
••• losmandarinas / iStock / Getty ImagesMuchos aspectos de la ingeniería civil requieren cálculo. En primer lugar, la derivación de las ecuaciones básicas de mecánica de fluidos requiere cálculo. Por ejemplo, todos los programas de análisis hidráulico, que ayudan en el diseño de sistemas de drenaje pluvial y canales abiertos, utilizan métodos numéricos de cálculo para obtener los resultados. En hidrología, el volumen se calcula como el área bajo la curva de una gráfica de flujo versus tiempo y se logra usando cálculo.
Ingeniería estructural
En ingeniería estructural, el cálculo se usa para determinar las fuerzas en configuraciones complejas de elementos estructurales. El análisis estructural relacionado con el diseño sísmico requiere cálculo. En una estructura de suelo, los cálculos de la capacidad de carga y la resistencia al corte del suelo se realizan mediante cálculo, como es la determinación de la presión lateral de la tierra y la estabilidad de la pendiente en situaciones complejas.
Ingeniería mecánica
Se encuentran muchos ejemplos del uso del cálculo en la ingeniería mecánica, como calcular el área de la superficie de objetos complejos para determinar las fuerzas de fricción, diseñar una bomba de acuerdo con el caudal y la altura, y calcular la potencia proporcionada por un sistema de batería. La ley de enfriamiento de Newton es una ecuación diferencial que rige en el diseño de HVAC que requiere integración para resolver.
Ingeniería Aeroespacial
Se pueden encontrar numerosos ejemplos del uso del cálculo en la ingeniería aeroespacial. El empuje a lo largo del tiempo calculado utilizando la ecuación de cohete ideal es una aplicación de cálculo. El análisis de cohetes que funcionan en etapas también requiere cálculo, al igual que el modelado gravitacional en el tiempo y el espacio. Casi todos los modelos de física, especialmente los de astronomía y sistemas complejos, usan alguna forma de cálculo.