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Le calcul, défini comme une étude mathématique du changement, a été développé indépendamment par Isaac Newton et Gottfried Wilhelm von Leibniz au 17ème siècle. L'ingénierie est définie comme "la profession dans laquelle une connaissance des sciences mathématiques et naturelles acquise grâce aux études, à l'expérience et à la pratique est appliquée avec discernement afin de développer des moyens d'utiliser de manière économique les matériaux et les forces de la nature au profit de l'humanité". Certains ingénieurs utilisent directement le calcul dans leur pratique quotidienne et certains utilisent des programmes informatiques basés sur le calcul qui simplifient la conception technique. Deux méthodes de calcul, la différenciation et l’intégration, sont particulièrement utiles dans la pratique de l’ingénierie et sont généralement utilisées pour l’optimisation et la sommation, respectivement.
Génie civil
••• losmandarinas / iStock / Getty ImagesDe nombreux aspects du génie civil nécessitent des calculs. Premièrement, la dérivation des équations de base de la mécanique des fluides nécessite un calcul. Par exemple, tous les programmes d'analyse hydraulique, qui aident à la conception de systèmes de drainage pluvial et de canaux ouverts, utilisent des méthodes numériques de calcul pour obtenir les résultats. En hydrologie, le volume est calculé comme l'aire sous la courbe d'un graphique de l'écoulement en fonction du temps et est calculé à l'aide du calcul.
Ingénierie structurelle
En ingénierie structurelle, le calcul est utilisé pour déterminer les forces dans des configurations complexes d'éléments structurels. L'analyse structurelle liée à la conception sismique nécessite des calculs. Dans une configuration de sol, les calculs de la capacité portante et de la résistance au cisaillement du sol sont effectués, de même que la détermination de la pression de la terre latérale et de la stabilité de la pente dans des situations complexes.
Ingénierie mécanique
On trouve de nombreux exemples d'utilisation du calcul en génie mécanique, tels que le calcul de la surface d'objets complexes pour déterminer les forces de frottement, la conception d'une pompe en fonction du débit et de la hauteur, et le calcul de la puissance fournie par un système de batterie. La loi de Newton en matière de refroidissement est une équation différentielle déterminante dans la conception de systèmes de CVC qui nécessite une intégration pour être résolue.
Génie aérospatial
De nombreux exemples d'utilisation du calcul peuvent être trouvés dans le génie aérospatial. La poussée dans le temps calculée à l'aide de l'équation de fusée idéale est une application du calcul. L’analyse de roquettes fonctionnant par étapes nécessite également des calculs, de même que la modélisation gravitationnelle dans le temps et dans l’espace. Presque tous les modèles de physique, notamment ceux de l'astronomie et des systèmes complexes, utilisent une forme de calcul.