Solved Problems in Numerical Methods for Students of Electronics and Information Technology

Roman Z. Morawski, Andrzej Miękina

Przedstawiona publikacja dotyczy podstawowych metod numerycznych stosowanych  w zagadnieniach technicznych, procedur numerycznych szeroko wykorzystywanych w działalności inżynierskiej, stanowiących często element większego problemu powiązanego, np. z przetwarzaniem i analizą danych, aproksymacją charakterystyk, interpolacją i ekstrapolacją danych pomiarowych, modelowaniem obiektów technicznych. Obejmuje ona zagadnienia prezentowane w trakcie zajęć ze studentami studiów I i II stopnia, na kierunkach technicznych obejmujących automatykę, elektronikę, elektrotechnikę, informatykę techniczną, inżynierię informatyczną oraz inne, zbliżone kierunki. Powstała ona na bazie wieloletniego doświadczenia autorów, zdobytego w trakcie prowadzenia zajęć z metod numerycznych. Publikacja w przydatny, przejrzysty sposób wyjaśnia istotę i właściwości metod numerycznych. Skrypt może być wykorzystany w ramach kształcenia studentów kierunków inżynieryjnych poprzez połączenie elementów analizy matematycznej, opisu metod numerycznych i oceny ich właściwości oraz wykorzystania specjalizowanego oprogramowania matematycznego. Sformułowanie zagadnień w ramach książki ma na celu prezentację schematów działania oraz właściwości metod numerycznych, m.in. wrażliwości, stabilności, wpływu błędów danych wejściowych na wyniki obliczeń.

Nielokalne i lokalne modele obliczeniowe oporności akustycznej struktur warstwowych

Stanisław Karczmarzyk

Analiza akustyczna, w szczególności także w zakresie przedstawionym w tym skrypcie, jest bardzo pożądana w procesie projektowania wielu konstrukcji inżynierskich: ścian i stropów budynków, pudeł (nadwozi) wagonów kolejowych szybkich pociągów, kabin operatorów maszyn roboczych, kadłubów samolotów, nadwozi autobusów itp. Dlatego, włączenie modelowania akustycznego struktur warstwowych do procesu dydaktycznego na wyższych uczelniach jest jak najbardziej uzasadnione. Obecnie brakuje w Polsce systematycznych opracowań z tej tematyki dla studentów uczelni politechnicznych. Autor ma nadzieję, że ten skrypt zmniejsza częściowo ten niedobór. W celu uzyskania możliwie najlepszego efektu dydaktycznego, autor wychodząc z poziomu podstawowych analiz geometrycznych, założeń kinematycznych i równań ruchu, skupił uwagę na dokładnych opisach modeli nielokalnych i lokalnych w tym algorytmów wyznaczania izolacyjności akustycznej i częstotliwości koincydencji struktur w ramach tych modeli. Zagadnienia opracowano w taki sposób aby student mógł zrozumieć idee oraz szczegóły i samodzielnie opracować program(y) komputerowy(e) do wyznaczania charakterystyk częstotliwościowych struktur warstwowych i częstotliwości koincydencji. Do sprawdzenia wiadomości czytelnika zamieszczono pytania kontrolne.

Ćwiczenia z metod obliczeniowych w budownictwie zrównoważonym

Robert Gajewski

Preskrypt - publikacja na prawach rękopisu Preskrypt jest podzielony na trzy części. W pierwszej, poświęconej konstrukcjom prętowym, przedstawiona jest bezpośrednia metoda sztywności (Direct Stiffness Method). W drugiej części zostały zaprezentowane rozwiązania problemów stacjonarnego przepływu ciepła, a w ostatniej omówiono podstawy optymalnego projektowania. Preskrypt może być wykorzystany na wszystkich wydziałach prowadzących studia na kierunkach budowlanych.

Geodezyjne pomiary szczegółowe. Klasyczne metody pomiarowe sieci geodezyjnych

Ryszard Malarski

Podręcznik przeznaczony jest dla studentów geodezyjnych studiów I i II stopnia. Może być także przydatny dla inżynierów i techników geodetów oraz specjalistów z dziedzin pokrewnych. Opracowanie w podstawowej części obejmuje zakres wykładów z geodezyjnych pomiarów szczegółowych nauczanych na wydziałach geodezyjnych wyższych uczelni technicznych. Przy omawianiu poszczególnych zagadnień starano się uwzględniać wymogi nowych technologii pomiarowych, jednak główny nacisk położono na zagadnienia z zakresu metod klasycznych, dostosowane do obowiązujących w geodezji nowych instrukcji i standardów technicznych. Celem opracowania nie jest więc zastąpienie obowiązujących standardów technicznych, a jedynie uzupełnienie procesu dydaktycznego o współczesne treści.   Ze względu na szeroką tematykę przedmiotu zagadnienia związane z pomiarami sytuacyjno-wysokościowymi metodą tachimetryczną oraz zastosowaniem satelitarnych technik pomiarowych i naziemnego skaningu laserowego w pomiarach szczegółowych będą omówione w odrębnym podręczniku.

Podstawy elektroniki. Laboratorium

Andrzej Rosiński

Podręcznik jest przeznaczony dla studentów studiów I stopnia na kierunku Transport realizowanych na Wydziale Transportu Politechniki Warszawskiej. Zawarto w nim opis 12 ćwiczeń laboratoryjnych z zakresu podstaw elektroniki analogowej i cyfrowej. Celem zaprezentowanych ćwiczeń jest poznanie budowy, zasad działania, właściwości i podstawowych parametrów elementów i układów analogowych (filtry pasywne, diody półprzewodnikowe, tranzystory bipolarne, tyrystory i triaki, prostowniki, parametryczne stabilizatory napięcia, układy różniczkujące), oraz cyfrowych (bramki logiczne NAND, przerzutniki cyfrowe, multipleksy i demultipleksy, sumatory, liczniki, przetworniki A/C i C/A, wpływ zakłóceń elektromagnetycznych na transmisje cyfrowe, kodery i dekodery). Opis każdego ćwiczenia składa się omówienia podstaw teoretycznych działania badanych elementów i układów, opisu rzeczywistego stanowiska pomiarowego, przedstawienia badania z wykorzystywaniem programu komputerowego do symulacji działania omawianych elementów i układów oraz zbioru zagadnień do opracowania z wykazem bibliografii. Kontynuacją podręcznika jest książka "Elektronika. Laboratorium", w której autorzy przekazują dalszą wiedzę z obszaru elektroniki analogowej i cyfrowej.

Zarządzanie strategiczne. Analiza strategiczna otoczenia przedsiębiorstwa

Grażyna Gierszewska, Michael Jaksa

Książka jest I tomem serii „Zarządzanie strategiczne” Zarządzanie strategiczne jest dyscypliną dojrzałą. Nie jest jednak metodą doskonałą i wymaga uczenia się. Szacunek dla badaczy i praktyków budzi fakt, że poszukują oni nowych form diagnozowania i projektowania długookresowej działalności gospodarczej oraz wyjaśnienia przyczyn leżących u podstaw przewagi konkurencyjnej i sukcesu organizacji. I to dla różnych przedsiębiorstw. Te zagadnienia przedstawiono w pierwszym tomie podręcznika. Pokazano też bogate instrumentarium metod analiz strategicznych, powszechnie uznawanych za trudne i pracochłonne, a w opinii niektórych czytelników za dostępne tylko dla praktyków w wielkich korporacjach i ich sztabów strategów. Podręcznik jest skierowany dla studentów, co nie wyklucza jako odbiorców przedstawicieli małych i średnich organizacji.

Bezpieczeństwo transmisji informacji w sieci cyfrowej radiołączności kolejowej

Mirosław Siergiejczyk

W kolejnych rozdziałach przedstawiono: problematykę Europejskiego System Zarządzania Ruchem Kolejowym – ERTMS; ogólną charakterystykę systemu GSM-R (jego architekturę i strukturę, analizę usług i funkcji możliwych do realizacji, zwłaszcza tych, które mają bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo prowadzenia ruchu w transporcie kolejowym, źródła ruchu telekomunikacyjnego w GSM-R); analizę zagrożeń dla transmisji informacji w systemie GSM-R (w tym czynniki techniczne, ludzkie i organizacyjne); wybrane zagadnienia analizy i szacowania ryzyka w systemie zarządzania bezpieczeństwem informacji (m.in. metody identyfikacji zagrożeń i podatności w systemie cyfrowej radiołączności kolejowej, opis wykorzystania sztucznych sieci neuronowych do szacowania ryzyka w systemie zarządzania bezpieczeństwem informacji); mechanizmy zapewniania bezpieczeństwa w sieciach komórkowych, analizę mechanizmów zabezpieczenia dostępu do sieci oraz charakterystykę sposobu zabezpieczenia sieci szkieletowej i domeny aplikacji; metody zapewnienia bezpieczeństwa transmisji informacji w sieci GSM-R (analityczną metodę szacowania dostępności sieci GSM-R na podstawie odpowiedniego modelu matematycznego, obliczanie dostępności systemu dla wybranej linii kolejowej i stochastyczny model szacowania dostępności systemu cyfrowej radiołączności kolejowej); autorską analizę wymagań dotyczących bezpieczeństwa działania systemu (propozycja stosowania konkretnymi zmianami w ocenie dostępności systemu ERTMS, usługa transmisji danych dla potrzeb systemu ETCS; wdrażanie i eksploatację systemu cyfrowej radiołączności kolejowej w aspekcie wpływu na bezpieczeństwo transmisji informacji, jakimi są zagadnienia bezpieczeństwa fizycznego i środowiskowego (m.in. zagadnienia zakłócania poprawnej pracy terminali dotyczące części odbiorczej, identyfikację głównych przyczyn zakłóceń poprawnej pracy odbiorników terminali systemu cyfrowej radiołączności kolejowej i inne niepożądane zjawiska, które mogą prowadzić do blokowania odbiornika terminala); metodę administracyjno-organizacyjną zapewnienia bezpieczeństwa transmisji informacji w sieci GSM-R.

Płyty izotropowe i anizotropowe. Zbiór zadań ze statyki

Stanisław Jemioło, Aleksander Łukasz Franus

Skrypt jest uzupełnieniem podręcznika: S. Jemioło, A. Szwed pt. „Płyty i membrany oraz skręcanie prętów pryzmatycznych”. Tematem opracowania jest zastosowanie teorii Kirchhoffa dotyczącej płyt izotropowych i ortotropowych. Omówiono w nim podstawowe sformułowania zagadnień brzegowych i metody ich rozwiązywania. W szczególności przedstawiono zastosowanie pojedynczych i podwójnych szeregów Fouriera oraz metod wariacyjnych. Zamieszczono liczne przykłady rozwiązań zadań z podaniem wyników w formie graficznej, z ich interpretacją i potencjalnymi zastosowaniami, m.in. w budownictwie. Zastosowano program do obliczeń symbolicznych i numerycznych Mathematica.   Skrypt podzielony jest na dziesięć rozdziałów, ma też dodatek i spis literatury. Każdy rozdział oprócz typowych przykładów zawiera także po kilkadziesiąt zadań do samodzielnego rozwiązania o narastającym stopniu trudności. W dodatku zamieszczone są programy napisane w środowisku programu Mathematica, ilustrujące rozpatrywane zagadnienia.   Notebooki programu Mathematica dotyczące przedstawionych zagadnień dostępne będą na stronie internetowej Biblioteki Głównej PW. 

Podstawy syntezy organicznej

Mieczysław Mąkosza, Michał Fedoryński

Skrypt został opracowany na podstawie wykładów o metodach syntezy organicznej, prowadzonych w ciągu ponad trzydziestu lat dla studentów Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej. Celem opracowania było przedstawienie obszernego materiału w taki sposób, by uwidocznić wewnętrzną logikę chemii organicznej, wykazać podobieństwo i analogie wielu reakcji i przedstawić podstawowe reguły decydujące o przebiegu reakcji. Cel ten można było osiągnąć jedynie porządkując materiał w oparciu o kryteria mechanistyczne. W oparciu o podstawowe elementy mechanizmów reakcji wykazano, że ogromna liczba różnych reakcji to warianty i szczególne przypadki niewielkiej liczby procesów podstawowych, których przebieg jest determinowany rodzajem i elementami budowy reagentów oraz warunkami. Takie podejście ułatwia opanowanie materiału, co jest istotne z uwagi na ograniczenia czasowe – na wykład przeznaczono początkowo 45 godzin, a następnie 30 godzin semestralnie. Materiał wykładu i skryptu został ograniczony do reakcji jonowych i rodnikowych, a nowe wydanie uzupełniono o omówienie reakcji pericyklicznych. Bardzo ważne grupy reakcji katalizowanych przez metale przejściowe oraz problemy stereokontroli przebiegu reakcji zostały pominięte. Autorzy mają nadzieję, że zastosowana klasyfikacja i uproszczone przedstawienie złożonych problemów reakcji organicznych pomoże studiującym w lepszym ich zrozumieniu tematu.

SPC - statystyczne sterowanie procesami produkcji

Tadeusz Sałaciński

W podręczniku przedstawiono podstawową wiedzę wraz z przykładami zastosowania, niezbędną do statystycznego sterowania procesami produkcyjnymi, w których jakość jest sprawą priorytetową. W publikacji omówiono zagadnienia dotyczące systemów zarządzania jakością opartych na normach ISO 9001 oraz elementach rachunku prawdopodobieństwa i statystyki matematycznej wykorzystywanych w ramach SPC, a także techniki kart kontrolnych oraz wskaźników zdolności MSA, Six Sigma i CAQ. Wszystkie zawarte w pracy przykłady opracowano z wykorzystaniem programu komputerowego STATISTICA (wersja 8PL) fi rmy StatSoft.   Podręcznik jest przeznaczony dla studentów kierunków Mechanika i Budowa Maszyn oraz Zarządzanie i Inżynieria Produkcji Politechniki Warszawskiej, ale może być również wykorzystany na innych uczelniach technicznych i ekonomicznych. 

Metoda Elementów Skończonych w mechanice materiałów i konstrukcji. Rozwiązywanie wybranych zagadnień za pomocą systemu ANSYS

Paweł Borkowski, Grzegorz Krzesiński, Piotr Marek, Tomasz Zagrajek

Niniejszy skrypt ma ułatwić Czytelnikowi opanowanie podstaw budowy i wykorzystywania modeli metody elementów skończonych (MES), a w szczególności zapoznanie się z metodami przeprowadzania obliczeń konstrukcji odkształcalnych za pomocą systemu programów ANSYS (ANSYS Inc., USA).   Pakiety profesjonalnych programów metody elementów skończonych składają się z wielu współpracujących ze sobą modułów i tworzą systemy obliczeniowe, pozwalające na analizy różnych problemów opisywanych równaniami różniczkowymi cząstkowymi, dotyczących mechaniki konstrukcji odkształcalnych, przepływu ciepła, mechaniki płynów, pól elektromagnetycznych itd. W mechanice konstrukcji metoda elementów skończonych stosowana jest niemal do wszystkich typów stawianych praktycznie zadań.   Programy obliczeniowe MES zawierają algorytmy ułatwiające budowę modelu geometrycznego i umożliwiające wprowadzenie opisu modelu z najbardziej popularnych systemów CAD. Wyposażane są także w algorytmy automatycznej dyskretyzacji i rozbudowane moduły graficznej prezentacji modelu i wyników obliczeń. W nowoczesnych programach MES dostępnych jest zwykle wiele metod rozwiązywania układów równań liniowych, równań nieliniowych, zagadnień własnych itp. Do najbardziej znanych systemów metody elementów skończonych wykorzystywanych w mechanice konstrukcji należą ANSYS, NASTRAN, ABAQUS, COSMOS, FEMAP, MARC. Dostępnych jest także wiele komercyjnych programów wyspecjalizowanych, na przykład do analizy konstrukcji budowlanych, do obliczeń konstrukcji kompozytowych, rurociągów itd. Moduły obliczeniowe metody elementów skończonych dołączane są również do wielu programów CAD.   Budowa własnych programów metody elementów skończonych wymaga bardzo dobrego przygotowania w zakresie matematyki, metod numerycznych i teorii analizowanych problemów. Warto jednak podkreślić, że również dla efektywnego posługiwania się gotowymi, sprawdzonymi pakietami MES potrzebne jest rozumienie metody i jej podstaw matematycznych, a także dobra znajomość wykorzystywanych programów i badanych zjawisk. Wyniki obliczeń MES w każdym przypadku powinny być weryfikowane przez uproszczone szacunki analityczne i sprawdzenie jakościowej poprawności wybranych rezultatów cząstkowych (reakcje, ciągłość pola przemieszczeń, zgodność z warunkami brzegowymi itp.).   Prezentowane opracowanie jest zmodyfikowaną i istotnie rozszerzoną wersją publikowanego wcześniej przez Oficynę Wydawniczą Politechniki Warszawskiej skryptu. Modele analizowane w tej publikacji budowane były za pomocą wersji (v.15) pakietu programów ANSYS, powszechnie wykorzystywanego zarówno w badaniach naukowych, jak i w praktyce inżynierskiej. Od wielu lat ANSYS jest stosowany w Politechnice Warszawskiej i innych polskich uczelniach. Zamierzeniem autorów było jednak przedstawienie zasad praktycznego wykorzystania MES w obliczeniach inżynierskich i interpretacji wyników, a nie wprowadzanie Czytelnika w szczegóły użytkowania wybranego programu. Tematy zadań opisywanych w skrypcie odpowiadają potrzebom i profilowi wykształcenia studentów na kierunkach prowadzonych przez Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej. Omawiane ćwiczenia stanowią w większości praktyczne uzupełnienie wykładu metody elementów skończonych. W każdym ćwiczeniu przypomniane są podstawy opisu teoretycznego analizowanych zagadnień tak, by ułatwić zrozumienie zasad budowy modelu MES, a także interpretację i dyskusję wyników. Niektóre z prezentowanych zadań mogą być wykorzystywane do samodzielnego przygotowania się do analizy bardziej zaawansowanych problemów, rozwiązywanych na przykład w ramach prac przejściowych i dyplomowych.

Zarządzanie bezpieczeństwem informacji organizacji

Jakub Kowalewski, Marian Kowalewski

W okresie cywilizacji informacyjnej oraz społeczeństwa informacyjnego w sposób masowy przetwarza się informację. Współcześnie znaczne ilości informacji przetwarzają różnorodne organizacje i stowarzyszenia zarówno w wymiarze międzynarodowym, jak i krajowym. Przetwarzane są także przez zwykłych obywateli. Informacja to wiedza o otaczającym nas świecie, występujących zjawiskach i istniejących procesach, które stymulują rozwój współczesnej rzeczywistości. Prowadzone badania oraz praktyka wskazują, że informacja w cywilizacji informacyjnej (poza dobrem, jakie sobą niesie) stwarza również zagrożenia. Środowisko cyberprzestrzeni, w jakim jest głównie przetwarzana, sprzyja zagrożeniom informacji. Przykładem takiego stanu są rezultaty powszechnie stosowanego Internetu oraz różnorodnych sieci teleinformatycznych, które przetwarzają informacje w publicznych chmurach obliczeniowych. By przeciwdziałać temu niekorzystnemu zjawisku w przetwarzaniu informacji, w sieciach i systemach teleinformatycznych, stosuje się szereg różnorodnych metod i sposobów ochrony informacji, rozwiązań standaryzacyjnych i normalizacyjnych po uregulowania prawne włącznie. Współcześnie występujące i dynamicznie rozwijające się zagrożenia informacji w cyberprzestrzeni, a także stosowane różnorodne rozwiązania ochrony przetwarzanej informacji wymagają działania uporządkowanego i sprzyjającego bezpieczeństwu informacji. Tego rodzaju działania realizowane są przez organizacje w ramach zarządzania bezpieczeństwem informacji. Zarządzanie bezpieczeństwem informacji jest szczególnym sposobem kierowania zasobami osobowymi i materialnymi organizacji, których treścią jest zapewnienie ochrony przetwarzanej informacji w imię osiągania celów biznesowych tej organizacji. W swej istocie dotyczy modelowania i organizowania oraz wdrażania rozwiązań z zakresu bezpieczeństwa informacji, kierowania i zarządzania procesami bezpieczeństwa informacji w celu przeciwdziałania zagrożeniom i zapewnienia jej poufności, integralności oraz dostępności. Niniejsza monografia kierowana jest do osób zajmujących się zarządzaniem bezpieczeństwem informacji w różnych organizacjach, zajmujących się modelowaniem bezpieczeństwa informacji oraz tych osób, które zajmujących się ochroną informacji. Monografia kierowana jest do środowiska naukowego związanego z bezpieczeństwem informacji oraz studentów poznających i studiujących problemy z tym związane.

Miejsce techniki w rozwoju gospodarki

Leszek Jasiński

Celem monografii jest przedstawienie wzajemnych zależności zachodzących między gospodarką a techniką, a w tym prognozowania zmian w technice, wydarzeń ze sfery techniki szczególnie istotnych dla długookresowego rozwoju gospodarczego oraz okoliczności przyspieszających procesy inwestycyjne w gospodarce. Omówiono: znaczenie techniki dla postępu cywilizacyjnego, obecność postępu technicznego w matematycznych modelach wzrostu gospodarczego, wpływ techniki na konkurencyjność gospodarki, gospodarkę opartą na wiedzy, politykę państwa w obszarze techniki, prognozowanie rozwoju techniki, skróconą historię techniki na tle przemian w gospodarce światowej, perspektywy wdrażania nowych technologii, statystyczny obraz udziału techniki we wzroście gospodarczym oraz wpływ nauk ścisłych na rozwój nauk ekonomicznych. Książka jest skierowana do ekonomistów zajmujących się analizą czynników wzrostu, wśród których znajduje się technika, inżynierów zainteresowanych następstwami rozwoju techniki w otoczeniu, jakim jest gospodarka i tworzące ją przedsiębiorstwo, oraz innych osób, dla których ważne są praktyczne problemy zastosowania osiągnięć technicznych.

Termodynamika

Zbigniew Wrzesiński

Skrypt zawiera najważniejsze pojęcia oraz metody rachunkowe stosowane w termodynamice fenomenologicznej i statystycznej. Pomyślany został jako wprowadzenie do podstawowego wykładu termodynamiki, jednak może być traktowany jako zamknięta całość, gdyż większość zagadnień opracowana została od podstaw. W wybranych problemach stosowane są pojęcia oraz metody mechaniki statystycznej i kwantowej. Zamieszczony w podręczniku materiał zawiera podstawowy zbiór zagadnień i praw termodynamiki opisanych głównie z wykorzystaniem teorii bilansów, co spowodowało konsekwentne posługiwanie się pojęciem zasobu wielkości ekstensywnych i ich gęstości. Omówione zostały przede wszystkim te problemy, które znajdują praktyczne zastosowanie w termodynamice i technice. Pominięto zagadnienia wymagające zaawansowanej znajomości innych działów fizyki i matematyki. Umożliwia to korzystanie z podręcznika studentom z różnych wydziałów. Tekst uzupełniony nowymi zagadnieniami dotyczącymi zjawisk transportu energii oraz termodynamiki kwantowej.

Compendium on ElectroMagnetic Compatibility

Jan Sroka

Electromagnetic compatibility is a capacious branch. This book is not claiming to cover all aspects of it. It is rather a narration about EMC from the sight angle of professional experience of the author, and it is versatile. At the origin, it was a scientific activity with numerical methods and simulations of electromagnetic fields at the WUT and teaching about theory of electromagnetic fields and electrical circuits.

Rola badań przyrodniczych i społecznych w racjonalnym gospodarowaniu przestrzenią

Alina Maciejewska

Tom VIII serii monografii naukowych Wydziału Geodezji i Kartografii Politechniki Warszawskiej "Gospodarka Przestrzenna" W monografii przedstawiono doświadczenia dydaktyczne związane z zagadnieniami z zakresu dziedzictwa kulturowego, społeczno-kulturowymi i przyrodniczymi w nauczaniu na kierunku studiów Gospodarka Przestrzenna. Książka przeznaczona jest dla uczelni wyższch kształcących na kierunkach Architektura i Urbanistyka, Architektura Krajobrazu, Gospodarka Przestrzenna oraz Ochrona Środowiska.