1.3: Ciencias, Ciencias de la Ingeniería y Matemáticas

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La base de la educación en ingeniería comienza con las matemáticas, la física y la química. En los últimos años, las ciencias biológicas han jugado un papel cada vez más importante en la educación de las ciencias básicas.

Construir sobre esta base es un núcleo de conocimiento de ingeniería que todos los ingenieros deben entender. Este material básico se ha enseñado típicamente a lo largo de varios trimestres (a veces años) en varios cursos independientes. Estos cursos -estática, dinámica, mecánica de materiales, termodinámica, mecánica de fluidos, transferencia de calor y circuitos eléctricos- se denominan colectivamente ciencias de la ingeniería.

Las ciencias de la ingeniería tienen mucho en común con las ciencias ya que se basan en las mismas leyes naturales y utilizan las matemáticas como lenguaje común. Sin embargo, existen diferencias significativas tanto en la organización como en el énfasis.

Las diferencias entre las ciencias y las ciencias de la ingeniería son en parte resultado de los diferentes objetivos de la ciencia y la ingeniería. Las ciencias han crecido a partir de la comunidad científica donde el objetivo principal es comprender y describir la naturaleza. Por el contrario, las ciencias de la ingeniería han crecido fuera de la comunidad de ingeniería donde el objetivo principal es el diseño: la creación de cosas nuevas. Esto significa que la ingeniería y las ciencias de la ingeniería son mucho más que solo ciencias aplicadas. Los ingenieros a menudo se enfrentan con el desarrollo de nuevos conocimientos, aunque incompletos, para cerrar las brechas en la ciencia disponible y permitirles seguir diseñando.

El énfasis en el diseño significa que los ingenieros enfrentan problemas nuevos y únicos todos los días. No sólo se espera que encuentren la mejor respuesta sino que demuestren claramente que su solución es correcta. (¿Cuántas veces al día da por sentado que un ingeniero hizo su trabajo correctamente?) Debido a esto, la educación en ingeniería enfatiza la metodología y el proceso de resolución de problemas. (Ver Apéndice A.) Los estudiantes a menudo no reconocen este importante aspecto de la educación en ingeniería.

Ante un nuevo problema y un enfoque requerido de resolución de problemas, los estudiantes frecuentemente se oponen porque conocen la fórmula a partir de un problema similar en física o química. ¿Por qué molestarse en construir una solución a este nuevo problema? Desafortunadamente, la coincidencia de patrones a menudo conduce a soluciones incorrectas y limita severamente la capacidad de un estudiante como ingeniero. Es precisamente porque no podemos poner a prueba su capacidad para resolver todos los problemas concebibles que encontrará que enfatizamos la metodología y el proceso del enfoque de resolución de problemas. Si puedes aplicar con éxito este enfoque a los diversos problemas que abordaremos en clase, tenemos fe en que también puedes abordar con éxito nuevos problemas en el futuro.

La aplicación consistente de una metodología de resolución de problemas utilizando supuestos explícitos de modelado para desarrollar modelos a partir de principios fundamentales es el sello distintivo de los cursos de ingeniería. Este enfoque será subrayado reiteradamente en este curso. A lo largo de este curso se le pedirá que no sólo resuelva un problema sino que documente su solución y demuestre que lógicamente se desprende de las leyes físicas básicas.