¿Cuál es el principio de superposición?
En física e ingeniería, el principio de superposición es la propiedad aditiva de cualquier función o sistema lineal. Dado el resultado calculado o medido de una variable de entrada, si se aplican simultáneamente una o más variables adicionales, el resultado neto resultante será igual a la suma de los resultados individuales respectivos de cada variable. En pocas palabras, su concepto básico se puede expresar de la siguiente manera: si la entrada A da como resultado la salida X, y la salida de la entrada B es Y, entonces la superposición de ambas entradas A + B dará como resultado la salida correspondiente X + Y. Una de las razones del término "superposición" es que el principio se aplica a un lugar y tiempo específicos. Dado el estado cambiante de los sistemas activos, las entradas y salidas superpuestas son eventos posicionales y mediciones.
El principio de superposición se puede aplicar a funciones matemáticas lineales, como las ecuaciones algebraicas. Cuando cualquiera de las variables de entrada se ve afectada por los escalares, como con los coeficientes constantes de las ecuaciones cuadráticas de las matemáticas, se dice que la función es lineal y homogénea. Para el ejemplo anterior, si los escalares 1 y 2 conocidos se aplican a las variables de entrada 1A + 2B, la superposición se transfiere a la salida 1X + 2Y. La salida combinada a menudo se llama suma.
Muchos productos, sistemas y procesos mecánicos y eléctricos están diseñados para ser lineales. Si se gira una perilla en sentido horario, el volumen aumenta correspondientemente. Sin embargo, en todos los dispositivos, excepto el más simple, la mayoría de los sistemas son complejos y se ven afectados por muchas variables. Raramente son absolutamente lineales. Si bien el principio de superposición es una herramienta conveniente y útil para modelar y analizar sistemas, se considera solo una aproximación óptima de las condiciones operativas de la vida real.
Entre los sistemas lineales que más se han beneficiado de la aplicación del principio de superposición se encuentran los que emplean energía de onda. El sonido, la luz y otras ondas de radiación electromagnética también tienen propiedades fuertemente aditivas. La forma de una onda en sí misma puede describirse como una ecuación lineal. Según el principio, dos o más ondas de una altura o amplitud particular que ocupan el mismo espacio y tiempo se transformarán en una sola onda cuya amplitud es la suma de las amplitudes de sus ondas constituyentes originales. De manera similar, la luz de la longitud de onda para el color rojo cuando se superpone con la del verde se transformará aditivamente en una longitud de onda correspondiente al color amarillo.
Este principio de superposición es la tecnología subyacente de los auriculares con cancelación de ruido. Un micrófono analiza la forma de onda del sonido ambiental, como el bajo ruido de un motor de avión. Un altavoz recrea la misma forma de onda, y antes de agregar este sonido al sistema, se desplaza en fase temporal. Cuando la amplitud de la onda de sonido del motor alcanza un valor representativo de 1, coincide con la depresión del sonido agregado, el valor equivalente de -1. Su efecto suma es cero.