APLICACIONES DEL CÁLCULO EN LA INGENIERIA CIVIL
La ingeniería civil es la rama de la ingeniería que aplica los conocimientos de física, química, cálculo y geología a la elaboración de infraestructuras, obras hidráulicas y de transporte. La denominación "civil" se debe a su origen diferenciado de la ingeniería militar.
Tiene también un fuerte componente organizativo que logra su aplicación en la administración del ambiente urbano principalmente, y frecuentemente rural; no sólo en lo referente a la construcción, sino también, al mantenimiento, control y operación de lo construido, así como en la planificación de la vida humana en el ambiente diseñado desde esta misma. Esto comprende planes de organización territorial tales como prevención de desastres, control de tráfico y transporte, manejo de recursos hídricos, servicios públicos, tratamiento de basuras y todas aquellas actividades que garantizan el bienestar de la humanidad que desarrolla su vida sobre las obras civiles construidas y operadas por ingenieros.
La ciencia se refiere al cuerpo de conocimientos sistematizados relativos a un área específica del saber, esto forma una disciplina. También son los conocimientos exactos de todo lo que nos rodea a través de la experimentación y la observación.
Existen diferentes ramas en la ciencia que forman un protocolo particular entre la unión de sus grupos, entre estas se encuentran:
Ciencias exactas, como son las matemáticas y la física, la matemática estudia las cantidades y formas, sus propiedades y relaciones mediante el uso de números y símbolos, mientras que la física estudia los fenómenos naturales para poder descubrir las leyes que los rigen, y determinar las propiedades de la materia y sus relaciones fundamentales con la energía.
Ciencias naturales, como la astronomía, meteorología, química geología biología, mineralogía y una parte de la física. La astronomía estudia el universo que rodea a la Tierra, los cuerpos que lo constituyen y su formación, dimensiones, constitución física, su localización, movimientos etc. La meteorología, por su parte, estudia los fenómenos atmosféricos conocidos con el nombre general de meteoros. La química estudia las propiedades, composición y estructura de las sustancias o materia y sus transformaciones al combinarse entre sí. La geología estudia todos los aspectos de la corteza terrestre. La biología estudia las leyes de la vida en todas sus manifestaciones. Y la mineralogía estudia las sustancias naturales inorgánicas que se encuentran en la superficie y subsuelo terrestre.
Ciencias sociales, como historia, política y psicología. La historia estudia los acontecimientos del pasado relacionados con el hombre y las sociedades humanas. La política se encarga del estudio de actividades de la sociedad, forma de dirigir, organizar y administrar las actividades de un país y los procedimientos que se siguen para esto. La psicología estudia la conducta humana, los procesos mentales, las sensaciones o percepciones del hombre y ciertos animales superiores en relación con el medio ambiente.
Por lo general, se ven envueltos conceptos los cuales se dejan a un lado al pensar que estos solo van a ser aplicados por decirlo de alguna manera en un momento pasajero, pero al fijarse bien se hace uso de estos aunque no se dé cuenta, la realidad es que se dependen de ellos partiendo de la importancia de tenerlos presentes y claros, ya que en el momento de aplicarlos se realicen de una manera en que sienta la iniciativa y el gusto por hacerlo, como por ejemplo las llamadas funciones definidas como la relación o correspondencia entre dos o más cantidades, pasando de la teoría a la práctica se ven aplicadas a diario “con el costo en pesos para así saber cuánto podemos comprar; si lo llevamos al plano, podemos escribir esta correspondencia en una ecuación de función "x" como el precio y la cantidad de producto” (3), donde se evidencia la dependencia de una hacia la otra.
Ahora bien ya se ha hablado de una herramienta importante en las matemáticas, pero sería bueno demostrar porque es de gran ayuda y más aún en la economía, donde se juega un papel con mucha relevancia al emplear estrategias para obtener buenos resultados como lo son en las organizaciones; en una aplicación al obtener en una recta lo siguiente donde “En los máximos y mínimos de la función, la recta tangente es horizontal, o sea la pendiente es cero, así como la derivada”(4) teniendo esto, se puede dar un ejemplo, el cual las empresas tienen en cuenta ya que es parte fundamental para los cálculos económicos maximizar los beneficios y minimizar los gastos siendo este uno de los objetivos principales de toda empresa, obtener una mayor
rentabilidad con responsabilidad de los recursos administrados, todo administrador de acuerdo a variables y rigurosos estudios que realice en la organización es una ayuda para tomar decisiones y mantener el equilibrio y el desarrollo empresarial.
También se realizan estudios de mercadeo, utilizando el cálculo univariado, para verificar en qué situación se encuentra el mercado, y que satisfactorio es invertir a corto, mediano ó largo plazo, de acuerdo al comportamiento de la economía, de las crisis mundiales, del clima, en fin de muchos factores que influyen directa e indirectamente en las compañías y con lo cual podemos predecir para un futuro nuestro comportamiento en el mercado de acuerdo a las diferentes variables que tengamos a nuestra disposición.
Observando nuestro contorno vemos que el mundo gira alrededor de las matemáticas y que son una parte fundamental de nuestro diario vivir, y en si se relacionan y se complementan con las demás ciencias del conocimiento para buscar una verdad.
Sistema de habilidades:
* Aplicar los conceptos del Álgebra Lineal y Cálculo Diferencial e Integral para funciones de una variable a la solución de ejercicios y problemas (Matemática I) * Aplicar los conceptos de la Geometría Analítica, el Cálculo Diferencial e Integral para funciones de varias variables y las Ecuaciones Diferenciales Ordinarias a la solución de ejercicios y problemas (Matemática II). * Aplicar las técnicas de manipulación de datos y recursos de redes (Informática I) * Aplicar software sobre la gestión de bases de datos (Informática II). * Aplicar las Técnicas de la Estadística Descriptiva, la Inferencial y el Diseño de Experimentos a la solución de ejercicios y problemas (Estadística). * Modelar problemas de Programación Lineal, sus casos especiales y de Programación Multicriterio para el análisis de la solución y la toma de decisiones (Elementos de Investigación de Operaciones). * Aplicar los métodos del Análisis Multivariado a la solución de problemas de la profesión (Estadística Multivariada).
* Aplicar los métodos numéricos a la solución de problemas de carácter práctico relacionados con el perfil del Ingeniero Forestal (Métodos Numéricos). * Modelar problemas de optimización no lineal, de redes lineales, de programación dinámica y de árboles de decisión para aplicarlos al perfil del Ingeniero Forestal (Investigación de Operaciones). * Sistema de conocimientos (para cada asignatura respectivamente): * Nociones de Álgebra Lineal. Funciones de una variable. Límite y Continuidad de funciones de una variable. Cálculo Diferencial de funciones de una variable y aplicaciones (extremos, problemas de optimización y trazado de curvas). Cálculo Integral de funciones de una variable y sus aplicaciones (cálculo de áreas y de volumen de un sólido de revolución). * Geometría Analítica. Cálculo Diferencial para funciones de varias variables (derivadas parciales, diferencial total y sus aplicaciones, derivada direccional y gradiente, extremos incondicionados, extremos condicionados y problemas de optimización). Cálculo Integral de funciones de varias variables con sus Aplicaciones (cálculo de áreas y volumen de un sólido en el espacio). Ecuaciones Diferenciales Ordinarias de Primer Orden y Lineales de Primer y Segundo Orden con Coeficientes Constantes (Método de los Coeficientes Indeterminados).
