Este documento describe varias aplicaciones prácticas de la derivada en campos como la biología, mecánica, medicina bacteriológica e industria. Explica cómo se usan las derivadas para optimizar sistemas expresados mediante funciones y hallar valores máximos, mínimos e intervalos de crecimiento. Proporciona ejemplos como el cálculo de la velocidad promedio en carreras y la posición, velocidad y aceleración de objetos en movimiento. También menciona aplicaciones en mecánica de fluidos, electromag
2. Aplicaciones de la derivada en la vida real
Muchasveces,conlaayudadelsentidocomún,estamosderivandosindarnosapenascuenta.
Naturalmente,unononecesitaderivarenlavidadiariafueradeltrabajo(ytampocoenla
mayorpartedelasactividadesprofesionales).Sinembargolasderivadassonnecesariasen
muchasaplicacionesprácticasenbiología,mecánica,enmedicinabacteriológica,etc.
Especialmenteelconceptodederivadaesfundamentalparacomprenderyderivarfórmulas
queluegotienenunaaplicaciónimportanteenlaindustriayenlacienciaengeneral,queesla
quedefinitivamenteinspiralasinnovacionesindustriales.Lasderivadasseutilizanpara
optimizarsistemasqueseexpresanmediantefuncionesmásomenoscomplejas.Otradesus
aplicacioneseshallarlosvaloresmáximosomínimosdeciertasexpresiones(porejemplouna
inversióncomplejaeneconomíafinanciera).Otraeshallarlosintervalosdecrecimientoo
decrecimientodevaloresdeinterés,siemprequesepuedanrepresentarmediantefunciones.
Sisabemosporejemploqueloscampeonesde100metroslisoscorrenenesadistanciaen
unos10segundos,alcalcularlavelocidadpromediode10metrosporsegundo(36kmpor
hora)estamoshaciendounaderivada,bajoelsupuestodequelavelocidadfueraconstante
(velocidadpromedio).
Elejemploclásicosedaenlacinemática,endondeladerivadaseaplicaparasaberlavelocidad
yaceleracióndeun móvil.
Porejemplo,siunautosedesplazaunaciertadistanciaenunciertotiempo,esotieneuna
formulaparacalcularlaposiciónconrespectoaltiempo.Siqueremossaberlavelocidad,
entoncesderivamoslunavesesaformula,yparasaberlaaceleraciónhacemoslasegunda
derivada,deahívieneelhechodequeladerivadaseaunavelocidad)
Otro ejemplo mas complejo seria nombrar la mecánica de fluidos, lo que hizo
posible la creación de las presas o los aviones. También esta el
electromagnetismo, lo que hizo posible la creación de los electrodomésticos que
usamos todos los días (TV, neveras, microondas, entre otros)
Como se ve la derivada tiene muchas aplicaciones en la física, esto puede ser
debido a que el creador del cálculo diferencial es el mismo que invento la física
(Isaac Newton).
3. Las derivadas representan razones de cambio en su aspecto más simple; así
pues, cada vez que prendes tu teléfono celular, cuando vez que un edificio
resiste el embate del viento, la aguja que se mueve en el velocímetro del
automóvil, todo eso son las derivadas funcionando.
En ingeniería te sirven para calcular, por ejemplo:
Como varía la temperatura en un tubo cuando aumenta la presión
(refrigeradores)
Cuánta fuerza necesitas para revolver una mezcla a velocidad constante en
función de como varía su densidad al aumentar los ingredientes (una fábrica de
mantequilla de maní)
Cuánto tiempo le durará la pila a tu celular en función del cambio de consumo
de corriente durante una llamada.
El caso de la física es muy similar al de la ingeniería (ingeniería es como física
aplicada) pero a nivel un poco más teórico; por ejemplo.
La variación de la aceleración en función a la pérdida de masa y empuje en el
despegue de un cohete espacial
La variación de la cantidad de radiación del carbono14 en función del tiempo
cuando mides la edad de los fósiles
Los corrimientos en frecuencia de la luz que llega de las estrellas en función de
la distancia para ayudar a conocer su edad y/o distancia.
Por su parte administración es mucho menos notable. La administración se basa
a veces en la estadística o en los datos contables para dirigir el curso de las
acciones empresariales en base a los datos del pasado; por ejemplo.
En función a la demanda de los años anteriores de un juguete y del crecimiento
poblacional y varianza del poder adquisitivo en el año, determinar la producción
de cada juguete.
En función a la cantidad de personal existente, rendimientos e ingresos,
determinar la cantidad de posible personal a contratar, para que éste sea
sustentable