¿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 una o más separadas, variables adicionales se aplican simultáneamente, el resultado neto resultante es igual a la adición 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 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, la entrada y salida superpuestas son eventos posicionales y mediciones.

El principio de superposición se puede aplicar a funciones matemáticas lineales, como las ecuaciones algebraicas. Cuando alguna de las variables de entrada se ve afectadas por escalares, como con el coeficiente constanteCientas 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 se aplican a las variables de entrada 1a+2b, la superposición se traslada a la salida 1x+2y. La salida combinada a menudo se llama la suma.

Muchos productos, sistemas y procesos mecánicos y eléctricos están diseñados para ser lineales. Si una perilla se gira en sentido horario, el volumen aumenta correspondientemente. Sin embargo, en todos, excepto en los dispositivos más simples, la mayoría de los sistemas son complejos y 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 se han beneficiado más de la aplicación del principio de superposición se encuentran los que emplean energía de las olas.El sonido, la luz y otras ondas de radiación electromagnética también tienen propiedades fuertemente aditivas. La forma de una onda en sí se puede describir 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 ola cuya amplitud es la suma de las amplitudes de las ondas constituyentes originales. Del mismo modo, la luz de la longitud de onda para el color rojo cuando se superponga con la de verde se transformará aditivamente en una longitud de onda correspondiente al color amarillo.

Este principio de superposición es la tecnología subyacente de los auriculares de cancelación de ruido. Un micrófono analiza la forma de onda del sonido ambiental, como el bajo retumbar 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 se abre a un valor representativo de 1, coincide con el Soun agregadoD’Swrough, el valor equivalente de -1. Su efecto de suma es cero.

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