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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 o 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 sua prática diária e outros 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 somatório, respectivamente.
Engenharia Civil
••• losmandarinas / iStock / Getty ImagesMuitos aspectos da engenharia civil requerem 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. Em uma estrutura de solo con, cálculos de capacidade de suporte e 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 uso de cálculo são encontrados na engenharia mecânica, como o cálculo da área de superfície de objetos complexos para determinar forças de atrito, o design 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 de resfriamento é uma equação diferencial governante no projeto de HVAC que requer integração para solução.
Engenharia aeroespacial
Inúmeros exemplos do uso do 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.