المحتوى
تم تطوير حساب التفاضل والتكامل ، الذي تم تعريفه على أنه الدراسة الرياضية للتغيير ، بشكل مستقل من قبل إسحاق نيوتن وجوتفريد فيلهلم فون ليبنيز في القرن السابع عشر. تُعرَّف الهندسة بأنها "المهنة التي تُطبق فيها المعرفة بالعلوم الرياضية والطبيعية التي اكتسبتها الدراسة والخبرة والممارسة بحكمة لتطوير طرق لاستخدام اقتصاديًا ، مواد وقوى الطبيعة لصالح البشرية". يستخدم بعض المهندسين حساب التفاضل والتكامل بشكل مباشر في ممارستهم اليومية والبعض الآخر يستخدمون برامج الكمبيوتر القائمة على حساب التفاضل والتكامل الذي يبسط التصميم الهندسي. طريقتين لحساب التفاضل والتكامل ، والتمايز والتكامل ، هي مفيدة بشكل خاص في ممارسة الهندسة ، وتستخدم عموما لتحسين والجمع ، على التوالي.
هندسة مدنية
••• losmandarinas / iStock / Getty Imagesتتطلب العديد من جوانب الهندسة المدنية حساب التفاضل والتكامل. أولاً ، اشتقاق معادلات ميكانيكا الموائع الأساسية يتطلب حساب التفاضل والتكامل. على سبيل المثال ، تستخدم جميع برامج التحليل الهيدروليكي ، التي تساعد في تصميم أنظمة تصريف العواصف وأنظمة القنوات المفتوحة ، طرق حساب التفاضل والتكامل للحصول على النتائج. في الهيدرولوجيا ، يتم حساب الحجم على أنه المنطقة الواقعة تحت منحنى قطعة من التدفق مقابل الوقت ويتم إنجازه باستخدام حساب التفاضل والتكامل.
هندسة هيكلية
في الهندسة الإنشائية ، يتم استخدام حساب التفاضل والتكامل لتحديد القوى في التكوينات المعقدة للعناصر الهيكلية. يتطلب التحليل الهيكلي المتعلق بالتصميم الزلزالي حساب التفاضل والتكامل. في بنية التربة ، يتم إجراء حسابات لقدرة التحمل وقوة القص للتربة باستخدام حساب التفاضل والتكامل ، كما هو الحال بالنسبة لضغط الأرض الجانبي واستقرار المنحدر في المواقف المعقدة.
مهندس ميكانيكى
توجد العديد من الأمثلة على استخدام حساب التفاضل والتكامل في الهندسة الميكانيكية ، مثل حساب مساحة سطح الأجسام المعقدة لتحديد قوى الاحتكاك ، وتصميم مضخة وفقًا لمعدل التدفق والرأس ، وحساب الطاقة التي يوفرها نظام البطارية. قانون نيوتن للتبريد هو معادلة تفاضلية تحكم في تصميم أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والتي تتطلب التكامل لحلها.
هندسة الطيران
يمكن العثور على أمثلة عديدة لاستخدام حساب التفاضل والتكامل في هندسة الطيران والفضاء. الدفع عبر الوقت المحسوب باستخدام معادلة الصواريخ المثالية هو تطبيق حساب التفاضل والتكامل. يتطلب تحليل الصواريخ التي تعمل على مراحل حساب التفاضل والتكامل ، مثلما يفعل نمذجة الجاذبية عبر الزمان والمكان. تستخدم جميع نماذج الفيزياء تقريبًا ، وخاصة نماذج علم الفلك والأنظمة المعقدة ، شكلًا من أشكال حساب التفاضل والتكامل.