Кафедра Фізика та прикладна математика

Permanent URI for this communityhttps://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/18199

UKR: У ЦЮ СПІЛЬНОТУ ДАНІ НЕ ДОДАЮТЬСЯ
У 2024 році утворена шляхом з'єднання кафедри "Прикладна математика" та частини кафедри "Гідравліка, водопостачання та фізика".
У подальшому кафедра увійшла до складу факультету Комп'ютерних технологій і систем.

ENG: Department of Physics and Applied Mathematics DIIT
(formed in 2024 by merging the Department of "Applied Mathematics" and part of the Department of Hydraulics, Water Supply and Physics
Later, the department became part of the Faculty of Computer Technologies and Systems .

Browse

Now showing 1 - 16 of 16

Determination of Conditions for Preventing Chemical Wear of Induction Furnace Lining in the "Cupola Furnace – Induction Furnace" Duplex Process
(TECHNOLOGY CENTER PC, Kharkiv, 2025) Nikolaev, Denis A.; Selivorstov, Vadim Yu.; Dotsenko, Yuriy V.; Osypenko, Iryna O.; Kuznetsow, Eugene V.
ENG: The object of research is the melting of cast iron in the “cupola furnace – induction furnace” duplex process. The need to study such a duplex process is dictated by the condition of ensuring the required quality of cast iron in the event that a low-quality or uncontrolled charge is used. This condition cannot be met if the induction furnace is used as the only melting unit. But the problem is that in the process of induction melting of cast iron, in particular at the stage of overheating and holding the melt, a crucible reaction may begin, which leads to chemical wear of the lining. The need to reduce the carbon content in the melt discharged from the cupola furnace requires an increase in temperatures, which creates risks for the onset of a crucible reaction. Based on statistical calculations of cupola melting parameters, it was found that in the melt discharged from the cupola furnace into the induction furnace, the average carbon content is C = 3.47% with a standard deviation SC = 0.14%, and the average silicon content is Si = 2.05% with a standard deviation SSi = 0.21%. At the same time, with a probability of 96%, the carbon content is C = (3.33–3.75)%, and the silicon content corresponds to the range Si = (1.84–2.46)% with a probability of 98%. It was found that the equilibrium constant is in the range (0.15–0.21) with a probability of 97.8% at an average temperature T = 1355°C with a standard deviation of temperature ST = 6°C. With such melt parameters, which are supplied to the induction furnace, the risks of the onset of a crucible reaction do not arise. It was determined that even at temperature regimes sufficient to remove FeO, the risk of the onset of a crucible reaction is minimal. In order to ensure conditions that prevent the onset of a crucible reaction, the following recommendations should be followed for the content of carbon and silicon in high-temperature melting when the temperature is in the range T > 1480°C: C > 0.3% and Si < 0.3%. The results of the study can be used in the melting sections of foundries equipped with cupola furnaces and induction furnaces.
Digital Identification and Pattern Recognition Capabilities using Machine Learning Methods, Navigation Systems, and Video Surveillance
(TECHNOLOGY CENTER PC® , Kharkiv, 2024) Marchenko, Olena; Viunenko, Oleksandr; Nechai, Ihor
ENG: The objects of the study are unmanned vehicles and branches of the bridge of the city of Kyiv (Ukraine), which connects the Great Ring Road, Zhytomyr Highway and Peremogy Avenue. The built routes were analyzed using the technology of recognition of road signs, people and vehicles. The important problem of this research is to analyze the possibilities of detecting obstacles by an unmanned vehicle using pattern recognition, which combines the methods of machine communication, navigation and real-time video surveillance. Based on the study, the results of detecting and avoiding obstacles on the road, where a study was conducted to investigate the main reasons that can cause time delays (traffic jams, weather conditions, accidents). The results of planning and navigation are obtained to determine the appropriate road route, which allows detecting and eliminating obstacles on the road, as well as building a map plan of the route in advance using online map services (Google Maps). It is shown that recognition of road signs (based on the classification using a road sign map consisting of 7 categories), people and vehicles minimizes the occurrence of road accidents, traffic jams and time delays. To recognize the images of road signs, people and vehicles, we studied the road sections connecting to the branched bridge. Thus, the authors have reviewed and analyzed the digital capabilities of pattern identification and recognition using machine learning methods, navigation and video surveillance systems, where the safety of vehicles with detection of road signs and obstacles on the way is of great importance. The results obtained can complement the possibilities of using unmanned vehicles to avoid obstacles and road accidents based on a trained pattern recognition system. This system, using convolutional neural networks and video surveillance navigation systems, will be able to provide the driver and the people around it with safe driving conditions.
Вища математика та фізика у напрямку STEM-освіти
(Видавництво НIКО, м. Суми, 2025) Штапенко, Едуард Пилипович; Білова, Оксана Вікторівна; Гулівець, Олексій Миколайович
UKR: У сучасному світі цифрові технології стали не просто інструментом, а невід’ємною частиною освіти та науки. Вища математика та фізика, як фундаментальні дисципліни STEM-освіти, відіграють ключову роль у підготовці фахівців здатних розробляти та ефективно використовувати цифрові рішення. Вища математика забезпечує студентів абстрактним мисленням та аналітичними навичками, необхідними для моделювання складних систем, оптимізації алгоритмів та аналізу великих даних. Вона дає змогу будувати математичні моделі реальних процесів, від симуляції електромагнітних полів до прогнозування поведінки складних фізичних систем. Фізика доповнює цей підхід конкретними законами природи, що описують рух, енергію та взаємодію тіл. Цифрові технології дозволяють інтегрувати фізичні явища у віртуальні середовища, створюючи точні симуляції та візуалізації експериментів, що раніше були доступні лише у лабораторіях. Наприклад, моделювання аеродинаміки літальних апаратів або електромагнітних процесів зараз виконується за допомогою високопродуктивних обчислень та штучного інтелекту.
Вища математика. Частина 2 : навчально-методичні рекомендації до виконання індивідуальних завдань
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2026) Моня, Андрій Григорович
UKR: Навчально-методичні рекомендації призначені для використання студентами безвідривної форми навчання інженерних спеціальностей УДУНТ (ДМетІ) під час виконання індивідуальних завдань з дисципліни «Вища математика». Навчально-методичні рекомендації містять основні теоретичні положення для засвоєння матеріалу, зразки розв’язування прикладів, інструкції до виконання індивідуальних завдань, індивідуальні завдання, вимоги оформлення робіт.
Вступ до професії
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Лучанінова, Ольга Петрівна; Гулівець, Олексій Миколайович; Штапенко, Едуард Пилипович
UKR: Посібник містить конспект лекцій та практичні заняття з курсу «Вступ до професії». Посібник призначений для опанування освітньої компоненти «Вступ до професії» та дипломного проектування за спеціальністю А4 Середня освіта (А4.08 Середня освіта (Фізика та астрономія)), освітньо-професійна програма «SТЕМ-навчання». Посібник також призначено для використання студентами денної та безвідривної форми навчання педагогічних спеціальностей УДУНТу при опануванні педагогічних освітніх компонент. Іл. 4, табл. 5, бібліогр. 67 назв.
Електрика. Магнетизм
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Штапенко, Едуард Пилипович; Волнянський, Дмитро Михайлович; Гулівець, Олексій Миколайович; Гришечкін, Сергій Анатолійович
UKR: Навчально-методичні рекомендації призначені для використання студентами денної та безвідривної форми навчання всіх спеціальностей УДУНТу під час виконання лабораторних робіт з фізики. Навчально-методичні рекомендації містять основи теорії помилок, описання вимірювальних приладів та тексти лабораторних робіт, інструкції до виконання лабораторних робіт, вимоги до аналізу результатів та оформлення робіт.
Квантово-механічні дослідження процесів електрокристалізації металів та композиційних матеріалів
(ФОП Середняк Т.К., Дніпро, 2024) Штапенко, Едуард Пилипович; Титаренко, Валентина Василівна; Заблудовський, Володимир Олександрович; Воронков, Євген Олегович
UKR: У монографії представлено результати розрахунків енергії зв'язку, енергії активації поверхневої дифузії, роботи переходу ад-атомів на поверхню підкладки, вивчення процесів дифузії на межі «плівка-підкладка», дослідження структури та властивостей, що дозволило встановити фізичні закономірності між кінетикою електрокристалізації, структурою та властивостями металевих плівок. Дослідження структури дозволило обґрунтовати моделі зростання металевих електроосаджених плівок. Встановлено механізми формування структури металевих плівок, отриманих осадженням за допомогою постійного та імпульсного струмів. Механізм локального лазерно-стимульованого осадження металевих плівок пояснено у термодинамічному підході до процесу електрокристалізації. З розвитком нанотехнологій великий інтерес проявляється до металевих покриттів із включеннями вуглецевих наночастинок (нанокомпозиційних покриттів). У монографії окрема увага приділяється дослідженням механізму співосадження іонів металу та частинок вуглецевого наноматеріалу з утворенням електролітичних композиційних покриттів. Авторами запропоновано квантово-механічні моделі формування металовуглецевих комплексів. Монографія буде корисна для науковців, спеціалістів-матеріалознавців та електрохіміків, які займаються електроосадженням металевих покриттів, а також для викладачів та студентів відповідних спеціальностей.
Математичне моделювання та його застосування для оптимізації роботи підприємства
(World of Conferences, 2025) Михайлова, Тетяна Федорівна; Максименкова, Юлія Анатоліївна
UKR: Мета. Побудовано модель ефективного розширення виробництва підприємства за допомогою математичного моделювання. Методика. Процес знаходження оптимальної моделі, використовуючи економетричні моделі на кожному етапі, призводить до застосування принципу динамічного програмування при розв’язанні задачі. Результати Побудовано модель ефективного розширення виробництва підприємства за допомогою методів економетричного моделювання та динамічного програмування  Наукова новизна. Автори вперше провели для цього типу задач поєднання економетричного моделювання та оптимального керування Практична значимість. Розробка може застосовуватись у відділі прогнозування та планування підприємства, дозволить швидко отримувати план роботи по розширенню виробництва, при якому час, необхідний для накопичення коштів на розширення, мінімізується.
Математичний аналіз. Диференціальне та інтегральне числення функції. Частина I
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Михайлова, Тетяна Федорівна; Максименкова, Юлія Анатоліївна; Нечай, Ігор Вікторович
UKR: У навчальному посібнику викладено розділи математичного аналізу з прикладами розв’язання типових задач. Використано також один з нових підходів до розв’язання типових задач у середовищі MapleSoft. Посібник створений відповідно до вимог робочої програми з дисципліни Математичний аналіз для спеціальностей А4 Середня освіта (А4.08 Середня освіта (Фізика та астрономія)), освітня програма STEM-навчання. Може бути використаний студентами та викладачами інших технічних спеціальностей. Іл. 66, табл.1, бібліогр. 6 назв.
Математичний аналіз. Застосування визначеного інтеграла
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Максименкова, Юлія Анатоліївна; Михайлова, Тетяна Федорівна; Нечай, Ігор Вікторович
UKR: Навчально-методичні рекомендації призначені для використання студентами денної та заочної форми навчання спеціальностей 121 «Інженерія програмного забезпечення», 121 «Аналіз великих даних», 123 «Комп’ютерна інженерія», 125 «Кібербезпека», 174 «Автоматика та автоматизація на транспорті», 273 «Системи керування рухом поїздів» під час практичних занять та самостійної роботи з дисципліни «Математичний аналіз». Навчально-методичні рекомендації містять основні теоретичні положення для засвоєння матеріалу, варіанти індивідуальних завдань.
Математичний аналіз. Ряди. Диференціальне та інтегральне числення функції кількох змінних. Частина II
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Михайлова, Тетяна Федорівна; Максименкова, Юлія Анатоліївна; Нечай, Ігор Вікторович
UKR: У навчальному посібнику викладено розділи математичного аналізу з прикладами розв’язання типових задач. Використано також один з нових підходів до розв’язання типових задач у середовищі MapleSoft. Посібник створений відповідно до вимог робочої програми з дисципліни Математичний аналіз для спеціальностей А4 Середня освіта (А4.08 Середня освіта (Фізика та астрономія)), освітня програма STEM-навчання. Може бути використаний студентами та викладачами інших технічних спеціальностей. Іл. 55, бібліогр. 6 назв.
Механіка. Механічні коливання та хвилі
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Штапенко, Едуард Пилипович; Волнянський, Дмитро Михайлович; Гулівець, Олексій Миколайович; Гришечкін, Сергій Анатолійович
UKR: Навчально-методичні рекомендації призначені для використання студентами денної та безвідривної форми навчання всіх спеціальностей УДУНТу під час виконання лабораторних робіт з фізики. Навчально-методичні рекомендації містять основи теорії помилок, описання вимірювальних приладів та тексти лабораторних робіт, інструкції до виконання лабораторних робіт, вимоги до аналізу результатів та оформлення робіт.
Молекулярна фізика
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Гулівець, Олексій Миколайович; Волнянський, Дмитро Михайлович; Штапенко, Едуард Пилипович; Лучанінова, Ольга Петрівна
UKR: Посібник містить конспект лекцій та лабораторний практикум з курсу Молекулярна фізика. Посібник призначений для опанування освітньої компоненти «Молекулярна фізика» та дипломного проектування за спеціальністю А4 Середня освіта (А4.08 Середня освіта (Фізика та астрономія)), освітньо-професійна програма «SТЕМ-навчання». Посібник також призначено для використання студентами денної та безвідривної форми навчання всіх спеціальностей УДУНТу під час вивчання розділу молекулярна фізика при опануванні освітньої компоненти «Фізика».
Розвиток критичного мислення у студентів через проблемно-орієнтоване навчання математики в контексті STEM
(Видавнича група «Наукові перспективи», Київ, 2025) Михайлова, Тетяна Федорівна; Максименкова, Юлія Анатоліївна; Нечай, Ігор Вікторович
UKR: У сучасних умовах швидкого розвитку науки і техніки особливої актуальності набуває підготовка студентів, здатних критично мислити, аналізувати інформацію та знаходити ефективні рішення у складних ситуаціях. У статті зазначено, що одним із найбільш ефективних підходів до формування таких компетентностей є проблемно-орієнтоване навчання. Встановлено, що застосування проблемно-орієнтованого підходу у викладанні математики сприяє не лише глибокому засвоєнню теоретичних знань, а й розвитку навичок аналізу, синтезу та критичної оцінки інформації, що є ключовими складовими критичного мислення. Проблемно-орієнтоване навчання математики обумовлює залучення студентів до процесу вирішення реальних або наближених до реальності задач, що мають практичне значення. Такий підхід стимулює студентів до самостійного пошуку інформації, аналізу різних варіантів рішень та аргументо-ваного обґрунтування обраного методу. У контексті STEM-освіти це дозволяє інтегрувати математичні знання з іншими галузями, такими як фізика, інженерія чи інформаційні технології, що сприяє формуванню системного бачення проблем і навичок міждисциплінарного аналізу. Автор наголошує, що критичне мислення у процесі проблемно-орієнтованого навчання розвивається через постійне зіткнення студентів із новими викликами, які вимагають не лише відтворення вивченого матеріалу, а й творчого підходу до пошуку рішень. Студенти вчаться формулювати гіпотези, перевіряти їх, аналізувати результати та робити висновки, що базуються на логічних міркуваннях та фактичних даних. Важливим елементом такого підходу є робота в групах, що сприяє розвитку комунікативних навичок, уміння аргументовано відстоювати свою точку зору та враховувати альтернативні думки. Інтеграція STEM-підходів у навчання математики дозволяє створювати навчальні середовища, де студенти можуть застосовувати математичні моделі для вирішення інженерних завдань або аналізу технологічних процесів. У висновку узагальнено, що використання проблемно-орієнтованого навчання математики в контексті STEM є ефективним засобом розвитку критичного мислення у студентів.
Субоптимальне керування інтенсивним процесом електролізу
(SC. Scientific conferences, 2024) Михайлова, Тетяна Федорівна; Максименкова, Юлія Анатоліївна
UKR: Мета. Запропоновано метод наближеного розв’язку сингулярно-збуреної задачі оптимального керування інтенсивним процесом електролізу. Методика. Процес знаходження оптимального керування, використовуючи принцип максимуму Понтрягіна, призводить до знаходження субоптимального значення функціоналу задачі. Результати Побудовано субоптимальне керування, що використовує асимптотику нульового порядку та оцінено близькість отриманого наближеного розв’язку до точного. Наукова новизна. Автори вперше провели для цього типу керування оцінку близькості субоптимального керування задачі до оптимального. Практична значимість. Запропонована методика дозволила побудувати асимптотику розв’язку задачі оптимального керування для сингулярно збуреного гіперболічного рівняння. Доцільно відмітити,що використання законів керування більш високого порядку,ніж нульовий, потребує додаткових досліджень на розв’язність відповідних самоспряжених задач і підвищення обмежень на гладкість функцій, що входять до задачі.
Інформаційне забезпечення STEM-підходу у викладанні математики в умовах цифровізації вищої освіти
(Видавничо-поліграфічна компанія Юстон, Київ, 2025) Михайлова, Тетяна Федорівна; Нечай, Ігор Вікторович
UKR: У статті розглядається актуальність інформаційного забезпечення STEM-підходу у викладанні математики в умовах цифровізації вищої освіти. Акцентується увага на нових викликах, з якими стикаються викладачі при роботі зі студентами, що мають кліпове мислення та високий рівень візуального сприйняття, але низьку концентрацію уваги. Підкреслюється значення цифрових технологій, математичного програмного забезпечення та педагогічного дизайну занять у формуванні цифрової компетентності майбутніх учителів математики. Описано досвід Українського державного університету науки і технологій у впровадженні STEM-орієнтованої освітньо-професійної програми, яка поєднує фундаментальну математичну, природничу, інформатичну та психолого-педагогічну підготовку з інноваційними методами навчання. Зазначено, що STEM-підхід сприяє розвитку аналітичного, проблемного та творчого мислення майбутніх педагогів, формує здатність до міждисциплінарного вирішення практичних завдань і створення проєктів на основі інтеграції знань із різних галузей.