11 Arten von Ingenieursformeln, die Sie für Ihre Karriere beherrschen sollten • BUOM

Veröffentlicht am 6. Juni 2022

Ingenieure lernen viele Arten von Gleichungen und Formeln, die ihnen helfen, in ihrer Karriere erfolgreich zu sein. Von Kraft- und Spannungsberechnungen über die Bewertung der Wärmestrahlung bis hin zu Finanzkennzahlen verlassen sich Ingenieure bei der Planung und Entwicklung von Produkten, Systemen und Prozessen auf spezifische Formeln. Wenn Sie eine Karriere im Ingenieurwesen in Betracht ziehen, ist es wichtig, Ihre Fähigkeiten im Umgang mit gängigen mathematischen Funktionen zu entwickeln.

In diesem Artikel untersuchen wir, was technische Formeln sind und welche Gleichungen Ihnen als Ingenieur wahrscheinlich begegnen werden.

Was sind technische Formeln?

Technische Formeln sind mathematische Berechnungen, die Fachleute verwenden, um die von ihnen entworfenen und gebauten Anwendungen zu bewerten und zu verstehen. Im Designbereich stoßen Sie möglicherweise auf viele verschiedene Formeln, die erforderlich sind, um technische Probleme zu lösen und den Erfolg von Projekten sicherzustellen. Obwohl Formeln Gleichungen sein können, gibt es einige Unterschiede zwischen ihnen:

Gleichungen

Gleichungen sind per Definition mathematische Aussagen, die zwei Ausdrücke einander gleichsetzen. Im Gegensatz zu Formeln enthalten Gleichungen jedoch häufig mehr bekannte Variablen, sodass sie für viele Arten von Anwendungen nützlich sind. Darüber hinaus können Sie Gleichungen basierend auf den von Ihnen verwendeten Eingabedaten freier anpassen und diese Berechnungen auf alle Bereiche der Technik anwenden, die eine mathematische Bewertung erfordern.

Formeln

Eine Formel ist eine Art Gleichung, deren Lösung einem Standardsatz von Verfahren folgt. Beim Lösen von Formeln suchen Sie normalerweise nach unbekannteren Werten, die von bestimmten Parametern wie Konstanten und abhängigen Variablen abhängen. Darüber hinaus stellen Formeln Beziehungen zwischen den von Ihnen berechneten Variablen dar und sind oft spezifisch für einzelne Anwendungen. Beispielsweise ist die thermische Konvektionsformel spezifisch für Wärmeübertragung und Kühlung, daher ist es unwahrscheinlich, dass ein Softwareentwickler ihre Berechnungen bei seiner Arbeit verwendet.

11 gängige technische Formeln

Betrachten Sie die folgenden Formeln, die Ingenieure bei Anwendungen in den Bereichen Maschinenbau, Finanzen, Luft- und Raumfahrt, Bauwesen und Bauwesen verwenden:

1. Satz des Pythagoras

Der Satz des Pythagoras misst die Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks, um die Länge der Diagonale im Verhältnis zu einem 90-Grad-Winkel zu bestimmen. Die Formel besagt, dass a² + b² = c², wobei man die Quadrate der beiden Seiten, die einen rechten Winkel bilden (a² und b²), addiert, um das Quadrat der Diagonale (c²) zu erhalten. Diese Formel ist im Tief- und Hochbau üblich, wo Architekten, Designer und Bauherren damit die diagonale Länge verschiedener Infrastrukturprojekte wie Gebäude, Brücken und Straßen bestimmen können.

2. Relativitätsgesetz

Das allgemeine Relativitätsgesetz von Albert Einstein dient als Grundlage für viele mathematische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrttechnik und im Design. Die Formel besagt, dass die beobachteten Auswirkungen der Schwerkraft zwischen Massen dadurch entstehen, dass die Massen die Raumzeit um sie herum krümmen. Diese Theorie ist nützlich, um zu verstehen, wie Schwerkraft und Elektromagnetismus sich bewegende Körper im Weltraum beeinflussen. Viele Luft- und Raumfahrtingenieure verlassen sich darauf, um die Wirksamkeit ihrer Entwürfe zu testen und sicherzustellen.

Einsteins Theorie enthält eine Formel zur Berechnung der Allgemeinen Relativitätstheorie hinsichtlich Energie, Masse und der Geschwindigkeit, mit der sich Licht durch den Raum bewegt. Die Gleichung E = mc² stellt die Energie (e) dar, die ein bestimmter Körper im Raum in Form von Elektromagnetismus aufweist. Sie können diese Energie ermitteln, indem Sie die Masse des Körpers (m) mit dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit (c) multiplizieren, die eine Konstante ist.

3. Elastizitätsmodul nach Young.

Der Elastizitätsmodul misst die Fähigkeit eines Materials, Längskompression und -spannung standzuhalten, die zu Längenänderungen des Materials führen. Dieses technische Konzept bezieht sich auf die Elastizität und entspricht der Beziehung zwischen Längsspannung und Dehnung eines Materials. Viele Ingenieure verwenden diese Formel, um Bauprojekte abzuschließen und Maschinen, Geräte und komplexe Systeme für die Fertigung zu entwerfen und zu bauen.

Fachleute aus der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungstechnik können außerdem mit dem Young-Modul zusammenarbeiten, um praktikable Designs für Flugzeuge, mechanische Komponenten, Raumfahrzeuge, Satelliten und militärische Verteidigungsanwendungen zu ermitteln. Gleichung für den Elastizitätsmodul: E = σ / ε = (F/A) / (Änderung in L / anfängliches L) = (FL / A x Änderung in L) wobei σ die Spannung, ε die Dehnung, F die Kraft und A ist Fläche des Materials, auf das die Kraft ausgeübt wird, L ist die Anfangslänge und die Änderung von L stellt den positiven oder negativen Betrag der Kompression oder Dehnung des Materials dar.

4. Drehmoment

Das Drehmoment ist eine wichtige Messgröße, die viele Ingenieure und Automobildesigner beim Entwurf mechanischer Systeme, Teile und Komponenten verwenden. Das Systemdrehmoment bezieht sich auf die Verdrehungskraft, die eine Drehung entlang eines Achsenpunkts verursacht. Die Formel zur Berechnung des Drehmoments lautet: T = F xrx sin(θ), wobei F die lineare Kraft, r der Abstand zwischen der Drehachse und dem Angriffspunkt der Kraft und Theta (θ) der Winkel zwischen den ist Kraft und Drehpunkt. Dieses mathematische Konzept ist von wesentlicher Bedeutung für die Bestimmung, wie sich die Zentrifugalkraft auf bewegte Objekte auswirkt.

5. Beschleunigung

Die Beschleunigung misst die Geschwindigkeitsänderung relativ zur Zeitänderung. Die Gleichung für die Beschleunigung lautet: a = Änderung in v / Änderung in t, wobei v die Geschwindigkeit und t den Wert der Zeit darstellt. Dadurch können Ingenieure abschätzen, wie schnell sich die Geschwindigkeit ändert, wenn sie die t-Variable durch bestimmte Zeiten ersetzen. Ingenieure verlassen sich auf Berechnungen von Beschleunigung und Relativgeschwindigkeit in Anwendungen, die von der Raketenmechanik und dem Automobildesign bis hin zu wissenschaftlichen Anwendungen wie der Klimawissenschaft und der Umwelttechnik reichen.

6. Geschwindigkeit

Die Geschwindigkeit eines sich bewegenden Objekts ist ein Vektor, der die Verschiebung relativ zu einer zeitlichen Änderung misst und die Gleichung v = Änderung in s / Änderung in t verwendet. Die Änderung in s stellt die Geschwindigkeit dar, mit der sich das Objekt bewegt, und die Änderung in t stellt die Beziehung zwischen der Anfangszeit und dem Zeitwert zum Zeitpunkt der Messung dar. Geschwindigkeit ist wie Beschleunigung ein wissenschaftliches und mathematisches Konzept, das Ingenieure bei der Konstruktion verschiedener mechanischer Systeme wie Autos, Flugzeuge und militärischer Verteidigungsausrüstung berücksichtigen.

7. Stärke

Kraft ist eines der Bewegungsgesetze von Isaac Newton und misst die Kraft, die ein Objekt im Verhältnis zur Masse und Beschleunigungsrate des Objekts ausübt. Um die Kraft zu berechnen, können Sie die Gleichung F = mxa verwenden, wobei die Masse des Objekts (m) mit der Beschleunigung (a) multipliziert wird, um eine Kraft (F) auszuüben. Diese Formel ist eine weitere wichtige Berechnung, mit der professionelle Ingenieure die Kraft bestimmen können, die ein Objekt bei unterschiedlichen Beschleunigungsraten erzeugt.

In Verbindung gebracht:

8. Stress

Spannung misst die innere Kraft eines Objekts relativ zur Querschnittsfläche, in der sich das Objekt befindet. Die Messung des Spannungspunkts einer Struktur ist für die Integrität vieler Arten von Strukturen, einschließlich Gebäuden, Brücken, Straßen sowie mechanischen Systemen und Komponenten, von entscheidender Bedeutung. Ingenieure schätzen die Spannung mithilfe der Formel s = F/A, wobei s der Spannungswert, F die Kraft und A die Querschnittsfläche ist. Darüber hinaus ist das Verständnis der Belastung von entscheidender Bedeutung, um die maximale Belastung abzuschätzen, der ein Material standhalten kann, bevor es versagt.

9. Zinseszins

Der Zinseszins kann eine wichtige Berechnungsgröße im Vertrieb, in der Logistik und im Supply Chain Management sein. Während der Zinseszins in der Regel nur in Finanzsituationen anwendbar ist, können Ökonomen und Dateningenieure die Formel auch bei der Kostenprognose, der Analyse von Wirtschaftsdaten und bei Finanzentscheidungen anwenden, die sich auf ein gesamtes Unternehmen auswirken.

Um den Zinseszins zu berechnen, können Sie die Formel P (1 + r/n)(nt) – P verwenden, wobei P der Kapitalbetrag, r der Zinssatz, n die Anzahl der Zinszahlungen pro Periode und t darstellt die Zeit in Jahren, in der Sie Zinseszinsen anwenden. Um den zukünftigen Wert des Kapitals zu berechnen, können Sie die Formel A = P (1 + r/n)(nt) verwenden.

10. Wärmeverlust

Wärmeverlust beschreibt die Geschwindigkeit, mit der ein Objekt abkühlt und kann durch Wärmestrahlung oder Wärmeleitung auftreten. Während die thermische Konvektion die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung zwischen Regionen misst, beschreiben Wärmestrahlung und Wärmeleitung den Prozess der schnellen Abkühlung. Maschinenbau-, Luftfahrt-, Raumfahrt-, Chemie- und Nuklearingenieure verwenden bei Konstruktionsarbeiten möglicherweise routinemäßig Wärmeverlustformeln, da viele dieser Arten von Anwendungen auf der Schätzung von Wärmeverlusten und Energieübertragung beruhen. Formel für Wärmeverlust durch Wärmestrahlung: p = eoA(T⁴ – Tc⁴).

In dieser Formel steht p für die Nettostrahlung des Objekts, e für den Emissionsgrad des Objekts, o für die Konstante des Stefan-Boltzmann-Gesetzes, T für die Temperatur des emittierenden Objekts und Tc für die Umgebungstemperatur. Für den Wärmeverlust aufgrund der Wärmeleitfähigkeit verwenden Sie die Formel Q / t = (kA(T2 – T1)) / d, wobei Q die über die Zeit übertragene Wärmemenge ist