Hvad er princippet om superposition?
Inden for fysik og teknik er superpositionsprincippet additiv egenskab for enhver lineær funktion eller system. I betragtning af det beregnede eller målte udfald af en inputvariabel, hvis en eller flere separate, yderligere variabler anvendes samtidig, vil det resulterende nettoutresultat svare til tilføjelsen af hver variables respektive individuelle resultater. Enkelt sagt, dets grundlæggende koncept kan udtrykkes som følger: hvis input A resulterer i output X, og input B's output er Y, vil superpositionen af begge input A + B resultere i den tilsvarende output X + Y. En af grundene til udtrykket ”superposition” er, at princippet gælder for et bestemt sted og tid. I betragtning af den ændrede tilstand af aktive systemer er overlejrede input og output positionelle begivenheder og målinger.
Princippet om superposition kan anvendes på lineære matematiske funktioner, såsom algebraiske ligninger. Når nogen af inputvariablerne påvirkes af skalarer, såsom med de konstante koefficienter for matematikens kvadratiske ligninger, siges funktionen at være både lineær og homogen. For eksemplet ovenfor, hvis kendte skalarer 1 og 2 anvendes til inputvariablerne 1A + 2B, overføres superpositionen til output 1X + 2Y. Den kombinerede output kaldes ofte summen.
Mange mekaniske og elektriske produkter, systemer og processer er designet til at være lineære. Hvis en drejeknap drejes med uret, øges lydstyrken tilsvarende. I alt undtagen det enkleste af enheder er de fleste systemer imidlertid komplekse og påvirket af mange variabler. De er sjældent, absolut lineære. Selvom princippet om superposition er et praktisk og nyttigt værktøj til modellering og analyse af systemer, betragtes det kun som en optimal tilnærmelse af driftsforholdene i det virkelige liv.
Blandt de lineære systemer, der mest har draget fordel af anvendelsen af superpositionprincippet, er de, der anvender bølgeenergi. Lyd, lys og andre elektromagnetiske strålingsbølger har også stærkt additive egenskaber. Formen af en bølge i sig selv kan beskrives som en lineær ligning. I henhold til princippet vil to eller flere bølger med en bestemt højde eller amplitude, der optager det samme rum og tid, omdanne til en enkelt bølge, hvis amplitude er summen af dens oprindelige bestanddelbølgeres amplituder. Tilsvarende transformeres lys af bølgelængden for den farve, der er overlejret med lyset af grønt, additivt til en bølgelængde, der svarer til den gule farve.
Dette superpositionprincip er den underliggende teknologi til støjdæmpende hovedtelefoner. En mikrofon analyserer bølgeformen for den omgivende lyd, såsom den lave rumling af en flymotor. En højttaler genskaber den samme bølgeform, og før den tilføjer denne lyd til systemet, skiftes den i tidsmæssig fase. Når amplituden af motorens lydbølge kaster til en repræsentativ værdi af 1, falder den sammen med den tilføjede lyds truget, den ækvivalente værdi på -1. Deres sumeffekt er nul.