Jaka jest zasada superpozycji?
W fizyce i inżynierii zasada superpozycji jest addytywną właściwością dowolnej funkcji lub układu liniowego. Biorąc pod uwagę obliczony lub zmierzony wynik zmiennej wejściowej, jeśli jedna lub więcej osobnych zmiennych dodatkowych zostanie zastosowanych jednocześnie, wynikowy wynik netto będzie równy dodaniu poszczególnych wyników poszczególnych zmiennych. Mówiąc prosto, jego podstawową koncepcję można wyrazić w następujący sposób: jeśli wejście A daje wynik X, a wyjście B ma wartość Y, wówczas superpozycja obu wejść A + B da odpowiedni wynik X + Y. Jednym z powodów terminu „superpozycja” jest to, że zasada ma zastosowanie do określonego miejsca i czasu. Biorąc pod uwagę zmieniający się stan aktywnych systemów, nakładane dane wejściowe i wyjściowe są zdarzeniami pozycyjnymi i pomiarami.
Zasada superpozycji może być zastosowana do liniowych funkcji matematycznych, takich jak równania algebraiczne. Kiedy na zmienne wejściowe mają wpływ skalary, na przykład przy stałych współczynnikach równań kwadratowych matematyki, mówi się, że funkcja jest zarówno liniowa, jak i jednorodna. W powyższym przykładzie, jeśli znane zmienne 1 i 2 zostaną zastosowane do zmiennych wejściowych 1A + 2B, superpozycja zostanie przeniesiona na wyjście 1X + 2Y. Połączony wynik jest często nazywany sumą.
Wiele produktów mechanicznych i elektrycznych, systemów i procesów zaprojektowano w sposób liniowy. Jeśli pokrętło zostanie obrócone w prawo, głośność odpowiednio wzrośnie. Jednak we wszystkich urządzeniach, z wyjątkiem najprostszych, większość systemów jest złożona i ma na nie wpływ wiele zmiennych. Są rzadko absolutnie liniowe. Chociaż zasada superpozycji jest wygodnym i pomocnym narzędziem do modelowania i analizy systemów, jest uważana za optymalne przybliżenie rzeczywistych warunków operacyjnych.
Wśród systemów liniowych, które najbardziej skorzystały na zastosowaniu zasady superpozycji, są te, które wykorzystują energię fal. Dźwięk, światło i inne fale promieniowania elektromagnetycznego mają również silnie addytywne właściwości. Formę samej fali można opisać jako równanie liniowe. Zgodnie z zasadą dwie lub więcej fal o określonej wysokości lub amplitudzie zajmujących tę samą przestrzeń i czas przekształcą się w pojedynczą falę, której amplituda jest sumą amplitud pierwotnych fal składowych. Podobnie światło o długości fali dla koloru czerwonego po nałożeniu na światło zielone zostanie dodatkowo przekształcone w długość fali odpowiadającą kolorowi żółtemu.
Ta zasada superpozycji jest podstawową technologią słuchawek z redukcją szumów. Mikrofon analizuje kształt fali otaczającego dźwięku, na przykład niski dudnienie silnika samolotu. Głośnik odtwarza ten sam przebieg, a przed dodaniem tego dźwięku do systemu jest on przesuwany w fazie czasowej. Kiedy amplituda fali dźwiękowej silnika osiąga szczytową wartość przy reprezentatywnej wartości 1, zbiega się ona z doliną dodanego dźwięku, równoważną wartością -1. Ich suma efektu wynosi zero.