Qual è il principio di sovrapposizione?
In fisica e ingegneria, il principio di sovrapposizione è la proprietà additiva di qualsiasi funzione o sistema lineare. Dato il risultato calcolato o misurato di una variabile di input, se una o più variabili separate separate vengono applicate contemporaneamente, il risultato netto risultante sarà uguale all'aggiunta dei rispettivi risultati individuali di ciascuna variabile. In poche parole, il suo concetto di base può essere espresso come segue: se l'ingresso A risulta nell'uscita X e l'uscita dell'ingresso B è Y, la sovrapposizione di entrambi gli ingressi A + B determinerà l'uscita corrispondente X + Y. Uno dei motivi del termine "sovrapposizione" è che il principio si applica a un luogo e un tempo specifici. Dato il mutevole stato dei sistemi attivi, input e output sovrapposti sono eventi e misurazioni posizionali.
Il principio di sovrapposizione può essere applicato a funzioni matematiche lineari, come le equazioni algebriche. Quando una qualsiasi delle variabili di input è influenzata da scalari, come ad esempio con i coefficienti costanti delle equazioni quadratiche della matematica, si dice che la funzione sia sia lineare che omogenea. Per l'esempio sopra, se gli scalari noti 1 e 2 vengono applicati alle variabili di ingresso 1A + 2B, la sovrapposizione viene trasferita sull'uscita 1X + 2Y. L'output combinato viene spesso chiamato somma.
Molti prodotti, sistemi e processi meccanici ed elettrici sono progettati per essere lineari. Se si gira una manopola in senso orario, il volume aumenta di conseguenza. Tuttavia, in tutti i dispositivi tranne il più semplice, la maggior parte dei sistemi è complessa e influenzata da molte variabili. Sono raramente, assolutamente lineari. Sebbene il principio di sovrapposizione sia uno strumento comodo e utile per modellare e analizzare i sistemi, è considerato solo un'approssimazione ottimale delle condizioni operative della vita reale.
Tra i sistemi lineari che hanno maggiormente beneficiato dell'applicazione del principio di sovrapposizione vi sono quelli che impiegano energia delle onde. Anche il suono, la luce e altre onde di radiazione elettromagnetica hanno proprietà fortemente additive. La forma di un'onda stessa può essere descritta come un'equazione lineare. Secondo il principio, due o più onde di una particolare altezza o ampiezza che occupano lo stesso spazio e tempo si trasformeranno in una singola onda la cui ampiezza è la somma delle ampiezze delle sue onde costitutive originali. Allo stesso modo, la luce della lunghezza d'onda del colore rosso quando sovrapposta a quella del verde verrà trasformata in modo aggiuntivo in una lunghezza d'onda corrispondente al colore giallo.
Questo principio di sovrapposizione è la tecnologia di base delle cuffie con cancellazione del rumore. Un microfono analizza la forma d'onda del suono ambientale, come il basso rombo di un motore di un aereo. Un altoparlante ricrea la stessa forma d'onda e, prima di aggiungere questo suono al sistema, viene spostato nella fase temporale. Quando l'ampiezza dell'onda sonora del motore raggiunge un valore rappresentativo di 1, coincide con la depressione del suono aggiunto, il valore equivalente di -1. Il loro effetto somma è zero.