Решение на момент правки #20720 от , автор igor. Это не текущая версия.

Условие

3.8.18∗. На стенку (см. задачу ) последовательно падают одинаковые звуковые сигналы. При каком расстоянии между ними амплитуда сигнала, прошедшего сквозь стенку, будет максимальной? Определите отношение максимальной амплитуды этого сигнала к амплитуде падающего сигнала. Изменится ли это отношение, если на стенку будет падать синусоидальная волна?

Решение

Это прямое продолжение задачи . В той задаче получили, что на выходе единичный входной сигнал дает ряд равноотстоящих друг отдруга эхо-сигналов. Остается накладывать на них следующие входные сигналы.

Это получится, когда каждый следующий входной сигнал будет достигать левой границы (входная) одновременно с приходящим отраженным от правой границы сигналом внутри стены. Два отражения единичного сигнала внутри стены восстанавливают форму бегущей синусоиды как входной сигнал и очередной входной накладывается синфазно с отраженным от левой границы.

Поэтому следовать входные должны на межсоседнем расстоянии

Чтобы была видна последовательность сделаем полностью как в задаче через так называемые циклы. Произведения обозначаем .

  • Цикл . Особенный цикл. Волна впервые вошла в среду . Начальная амплитуда в первой среде. Ее амплитуда в среде стала
    пр
    где пр есть коэффициент прохождения по амплитуде (задача ) из среды в . Далее аналогично.

  • Цикл . Волна проходит снова в среду двигаясь в ту же сторону:
    пр
    И генерируется отраженная в том месте в обратную сторону двигающаяся с амплитудой
    от
    На левой границе опять генерируется отраженная, двигающаяся уже как изначальная и на нее накладывается очередная проходящая входная:
    от

  • Цикл . Сигнал с проходит в среду как в начале цикла .
    пр
    Далее еще отражение сигнала с от правой границы, потом отражение от левой отраженного при таких же условиях и наложение очередной проходящей:
    от

  • Цикл . Сигнал с проходит в среду как в начале обычного цикла.
    пр

Смотрим на формулы в рамках и видим, что проходящая выходная амплитуда растет по убывающей геометрической прогрессии.

На бесконечном цикле (используем формулу суммы для бесконечно убывающей прогрессии)

что после упрощения дает

Амплитуда будет максимальной среди последовательных выходных, тогда отношение максимальной амплитуды из этих сигналов к амплитуде падающего сигнала равно

Синусоидальную волну можно рассматривать как непрерывное множество последовательностей сигналов с межсоседним расстоянием , тогда ответ не изменится.

Ответ

Нет