An Inquiry-Based Introduction to Engineering / Michelle Blum

Public ISBD Titre : An Inquiry-Based Introduction to Engineering Type de document : texte imprimé Auteurs : Michelle Blum, Auteur Editeur : Springer Année de publication : 2022 Importance : 316 p Présentation : couv.ill.fig.tab.ind Format : 24.5x16 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-030-91470-7 Prix : 16 500,00 DA Note générale : xiii Contents Part I Being an Effective Student 1 Achieving Success in Engineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1 Setting Goals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 Changing Attitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3 Changing Effort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.4 Changing Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.5 Extracurricular and Student Involvement Opportunities . . . . . . . . . 8 1.6 Information to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.7 Develop a Plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2 Teaching and Learning Approaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1 Teaching Approaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2 Learning Approaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3 Improving the Learning Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3 Essential Skills for Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1 Semester and Course Preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.2 Lecture Preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.3 Learning During Lecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.4 Reading to Learn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.5 Preparing for Exams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.6 Successfully Taking Exams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.7 Time Organization and Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 xiv 3.8 The Student/Professor Relationship . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.9 Working with Your Peers and in Teams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.10 Benefits of Institutional Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4 Understanding Yourself and Others . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.1 Understanding Yourself . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.2 Understanding Others . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.3 Personal Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Part II The Engineering Profession 5 The Engineering Profession . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 5.1 Engineering Disciplines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.2 Engineering Societies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5.3 Engineering Degrees and Registrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.4 ABET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5.5 Engineering Employment Opportunities and Functions . . . . . . . . . 66 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 6 Engineering Problem-Solving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.1 Types of Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.2 Problem-Solving Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 6.3 Problem-Solving Presentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 7 Engineering Design and Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 7.1 The Engineering Design Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 7.2 Experimental Design Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Contents xv 8 Engineering Ethics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 8.1 Making Ethical Decisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 8.2 Ethics as a Student . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 8.3 Ethics as an Engineer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 9 Engineering Communications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 9.1 Written Communication 1: Technical Writing . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 9.2 Written Communication 2: Professional Writing . . . . . . . . . . . . . . 96 9.3 Visual Presentations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 9.4 Oral Presentations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 9.5 Team Communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Part III Engineering Fundamental Parameters 10 Dimensions and Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 10.1 Fundamental Dimensions and Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 10.2 Primary and Secondary Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 10.2.1 Primary Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 10.2.2 Secondary Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 10.3 Dimensional Analysis and Homogeneity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 10.4 Unit Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 10.5 Significant Digits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 10.6 Scientific Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 10.7 Estimation and Reasonableness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 11 Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 11.1 Importance of Length Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 11.2 Length Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 11.3 Length Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 11.3.1 Trigonometry Review . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 11.3.2 Coordinate Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 11.4 Important Engineering Parameters of Length . . . . . . . . . . . . . . . . 164 11.4.1 Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 11.4.2 Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Contents xvi 11.4.3 Second Moment of Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 12 Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 12.1 Importance of Time Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 12.2 Measurement of Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 12.3 Steady Versus Unsteady State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 12.4 Period and Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 12.5 Length and Time Engineering Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 13 Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 13.1 Importance of Mass Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 13.2 Measurement of Mass Versus Weight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 13.3 Density, Specific Volume, and Specific Gravity . . . . . . . . . . . . . . 193 13.4 Mass Moment of Inertia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 13.5 Momentum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 13.6 Mass Flow Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 13.7 Conservation of Mass. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 14 Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 14.1 Importance and Categories of Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 14.2 Tendencies of Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 14.3 Force Units and Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 14.4 Force Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 14.5 Force Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 14.5.1 Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 14.5.2 Stress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 14.5.3 Torque and Moment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 14.5.4 Mechanical Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 14.5.5 Linear Impulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 14.6 Free Body Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 IBL Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 Contents xvii 15 Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 15.1 Importance of Temperature Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 15.2 Measure of Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 15.3 Heat Transfer and Temperature Difference . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 15.4 Conduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 15.5 Convection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 15.6 Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 15.7 Temperature-Related Material Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 16 Electric Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 16.1 Importance of Electric Current and Parameters . . . . . . . . . . . . . . . 254 16.2 Measurements of Current, Voltage, and Potential . . . . . . . . . . . . . 255 16.3 DC and AC Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 16.4 Resistors and Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 16.5 Simple Circuits and Circuit Power. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 IBL Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 17 Energy, Power, and Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 17.1 Importance of Energy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 17.2 Category of Energy I: Mechanical Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 17.3 Conservation of Mechanical Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 17.4 Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 17.5 Category of Energy II: Thermal Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 17.6 Category of Energy III: Chemical Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 17.7 First and Second Law of Thermodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 17.8 Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 17.9 Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 IBL Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 18 Mathematics, Models, and Reasoning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 18.1 Mathematical Symbols and Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 18.2 Introduction to Mathematical Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 18.3 Linear Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 18.4 Power Law and Polynomial Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 Contents xviii 18.5 Exponential and Logarithmic Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 18.6 Useful Math Strategies Using Linear Models . . . . . . . . . . . . . . . . 301 18.7 Turning Words into Math . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 IBL Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 Contents xix About the Author Michelle Blum earned dual B.S. degrees in Physics and Mechanical Engineering from the State University at Albany and Rensselaer Polytechnic Institute before going on to earn her masters and Ph.D. degrees from the University of Notre Dame. She is currently an Associate Teaching Professor, Director of the Mechanical Engineering Undergraduate Program and Dean’s Faculty Fellow for Assessment at the highly rated R1 institution, Syracuse University in New York. She has focused on teaching and engineering education for almost a decade and has taught multiple classes across mechanical and aerospace engineering undergraduate curriculums, ranging across all levels. She is deeply passionate about providing students with educational material that enables them to learn by actively engaging with course content, as well as creating streamlined materials for instructors. For her teaching, she has received numerous awards including the 2016 Syracuse University Laura J. and L. Douglas Meredith Professorship Teaching Award, 2017 TACNY College Educator of the Year, 2017 SU Dean’s Award for Excellence in Engineering Education, and the 2018 The Filtertech, Pi Tau Sigma, and Sigma Gamma Tau Award for Excellence in Education in Mechanical and Aerospace Engineering. She has been serving as an ABET Program Evaluator for ASME, evaluating mechanical engineering B.S. programs since 2021. For her assessment work the Mechanical Engineering B.S. program at Syracuse earned a One University Assessment Award for Outstanding Assessment in 2022. Part I Being an Effective Student Langues : Anglais (eng) Résumé : The text introduces engineering to first-year undergraduate students using Inquiry-Based Learning (IBL). It draws on several different inquiry-based instruction types such as confirmation inquiry, structured inquiry, guided inquiry, and open inquiry, and all of their common elements. Professor Blum’s approach emphasizes the student’s role in the learning process, empowering them in the classroom to explore the material, ask questions, and share ideas, instead of the instructor lecturing to passive learners about what they need to know. Beginning with a preface to IBL, the book is organized into three parts, each consisting of four to ten chapters. Each chapter has a dedicated topic where an initial few paragraphs of introductory or fundamental material are provided. This is followed by a series of focused questions that guide the students’ learning about the concept(s) being taught. Featuring multiple inquiry-based strategies, each most appropriate to the topic, An Inquiry-Based Approach to Introduction to Engineering stands as an easy to use textbook that quickly allows students to actively engage with the content during every class period. An Inquiry-Based Introduction to Engineering [texte imprimé] / Michelle Blum, Auteur . - Switzerlan, Switzerlan : Springer, 2022 . - 316 p : couv.ill.fig.tab.ind ; 24.5x16 cm. ISBN : 978-3-030-91470-7 : 16 500,00 DA xiii Contents Part I Being an Effective Student 1 Achieving Success in Engineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1 Setting Goals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 Changing Attitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3 Changing Effort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.4 Changing Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.5 Extracurricular and Student Involvement Opportunities . . . . . . . . . 8 1.6 Information to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.7 Develop a Plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2 Teaching and Learning Approaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1 Teaching Approaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2 Learning Approaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3 Improving the Learning Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3 Essential Skills for Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1 Semester and Course Preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.2 Lecture Preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.3 Learning During Lecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.4 Reading to Learn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.5 Preparing for Exams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.6 Successfully Taking Exams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.7 Time Organization and Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 xiv 3.8 The Student/Professor Relationship . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.9 Working with Your Peers and in Teams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.10 Benefits of Institutional Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4 Understanding Yourself and Others . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.1 Understanding Yourself . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.2 Understanding Others . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.3 Personal Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Part II The Engineering Profession 5 The Engineering Profession . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 5.1 Engineering Disciplines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.2 Engineering Societies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5.3 Engineering Degrees and Registrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.4 ABET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5.5 Engineering Employment Opportunities and Functions . . . . . . . . . 66 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 6 Engineering Problem-Solving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.1 Types of Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.2 Problem-Solving Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 6.3 Problem-Solving Presentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 7 Engineering Design and Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 7.1 The Engineering Design Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 7.2 Experimental Design Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Contents xv 8 Engineering Ethics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 8.1 Making Ethical Decisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 8.2 Ethics as a Student . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 8.3 Ethics as an Engineer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 9 Engineering Communications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 9.1 Written Communication 1: Technical Writing . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 9.2 Written Communication 2: Professional Writing . . . . . . . . . . . . . . 96 9.3 Visual Presentations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 9.4 Oral Presentations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 9.5 Team Communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Part III Engineering Fundamental Parameters 10 Dimensions and Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 10.1 Fundamental Dimensions and Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 10.2 Primary and Secondary Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 10.2.1 Primary Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 10.2.2 Secondary Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 10.3 Dimensional Analysis and Homogeneity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 10.4 Unit Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 10.5 Significant Digits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 10.6 Scientific Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 10.7 Estimation and Reasonableness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 11 Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 11.1 Importance of Length Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 11.2 Length Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 11.3 Length Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 11.3.1 Trigonometry Review . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 11.3.2 Coordinate Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 11.4 Important Engineering Parameters of Length . . . . . . . . . . . . . . . . 164 11.4.1 Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 11.4.2 Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Contents xvi 11.4.3 Second Moment of Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 12 Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 12.1 Importance of Time Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 12.2 Measurement of Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 12.3 Steady Versus Unsteady State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 12.4 Period and Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 12.5 Length and Time Engineering Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 13 Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 13.1 Importance of Mass Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 13.2 Measurement of Mass Versus Weight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 13.3 Density, Specific Volume, and Specific Gravity . . . . . . . . . . . . . . 193 13.4 Mass Moment of Inertia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 13.5 Momentum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 13.6 Mass Flow Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 13.7 Conservation of Mass. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 14 Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 14.1 Importance and Categories of Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 14.2 Tendencies of Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 14.3 Force Units and Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 14.4 Force Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 14.5 Force Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 14.5.1 Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 14.5.2 Stress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 14.5.3 Torque and Moment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 14.5.4 Mechanical Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 14.5.5 Linear Impulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 14.6 Free Body Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 IBL Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 Contents xvii 15 Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 15.1 Importance of Temperature Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 15.2 Measure of Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 15.3 Heat Transfer and Temperature Difference . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 15.4 Conduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 15.5 Convection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 15.6 Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 15.7 Temperature-Related Material Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 IBL Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 16 Electric Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 16.1 Importance of Electric Current and Parameters . . . . . . . . . . . . . . . 254 16.2 Measurements of Current, Voltage, and Potential . . . . . . . . . . . . . 255 16.3 DC and AC Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 16.4 Resistors and Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 16.5 Simple Circuits and Circuit Power. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 End of Chapter Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 IBL Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 17 Energy, Power, and Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 17.1 Importance of Energy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 17.2 Category of Energy I: Mechanical Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 17.3 Conservation of Mechanical Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 17.4 Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 17.5 Category of Energy II: Thermal Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 17.6 Category of Energy III: Chemical Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 17.7 First and Second Law of Thermodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 17.8 Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 17.9 Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 IBL Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 18 Mathematics, Models, and Reasoning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 18.1 Mathematical Symbols and Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 18.2 Introduction to Mathematical Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 18.3 Linear Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 18.4 Power Law and Polynomial Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 Contents xviii 18.5 Exponential and Logarithmic Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 18.6 Useful Math Strategies Using Linear Models . . . . . . . . . . . . . . . . 301 18.7 Turning Words into Math . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 End of Chapter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 IBL Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 Contents xix About the Author Michelle Blum earned dual B.S. degrees in Physics and Mechanical Engineering from the State University at Albany and Rensselaer Polytechnic Institute before going on to earn her masters and Ph.D. degrees from the University of Notre Dame. She is currently an Associate Teaching Professor, Director of the Mechanical Engineering Undergraduate Program and Dean’s Faculty Fellow for Assessment at the highly rated R1 institution, Syracuse University in New York. She has focused on teaching and engineering education for almost a decade and has taught multiple classes across mechanical and aerospace engineering undergraduate curriculums, ranging across all levels. She is deeply passionate about providing students with educational material that enables them to learn by actively engaging with course content, as well as creating streamlined materials for instructors. For her teaching, she has received numerous awards including the 2016 Syracuse University Laura J. and L. Douglas Meredith Professorship Teaching Award, 2017 TACNY College Educator of the Year, 2017 SU Dean’s Award for Excellence in Engineering Education, and the 2018 The Filtertech, Pi Tau Sigma, and Sigma Gamma Tau Award for Excellence in Education in Mechanical and Aerospace Engineering. She has been serving as an ABET Program Evaluator for ASME, evaluating mechanical engineering B.S. programs since 2021. For her assessment work the Mechanical Engineering B.S. program at Syracuse earned a One University Assessment Award for Outstanding Assessment in 2022. Part I Being an Effective Student Langues : Anglais (eng) Résumé : The text introduces engineering to first-year undergraduate students using Inquiry-Based Learning (IBL). It draws on several different inquiry-based instruction types such as confirmation inquiry, structured inquiry, guided inquiry, and open inquiry, and all of their common elements. Professor Blum’s approach emphasizes the student’s role in the learning process, empowering them in the classroom to explore the material, ask questions, and share ideas, instead of the instructor lecturing to passive learners about what they need to know. Beginning with a preface to IBL, the book is organized into three parts, each consisting of four to ten chapters. Each chapter has a dedicated topic where an initial few paragraphs of introductory or fundamental material are provided. This is followed by a series of focused questions that guide the students’ learning about the concept(s) being taught. Featuring multiple inquiry-based strategies, each most appropriate to the topic, An Inquiry-Based Approach to Introduction to Engineering stands as an easy to use textbook that quickly allows students to actively engage with the content during every class period.

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Exemplaires (3)

Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
23/323169	L/620.093	Livre	Bibliothèque Science et Technologie	indéterminé	Exclu du prêt
23/323170	L/620.093	Livre	Bibliothèque Science et Technologie	indéterminé	Disponible
23/323171	L/620.093	Livre	Bibliothèque Science et Technologie	indéterminé	Disponible

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