Wat is het principe van superpositie?

In natuurkunde en engineering is het principe van superpositie de additieve eigenschap van elke lineaire functie of systeem.Gezien de berekende of gemeten uitkomst van een invoervariabele, als een of meer afzonderlijke, worden extra variabelen tegelijkertijd toegepast, zal de resulterende netto -uitkomst gelijk zijn aan de toevoeging van de respectieve individuele resultaten van elke variabele.Simpel gezegd, het basisconcept kan als volgt worden uitgedrukt: Als invoer A resulteert in uitgang X en de uitvoer van input B is y, dan zal de superpositie van beide invoer A+B resulteren in de overeenkomstige uitgang x+y.Een van de redenen voor de term "superpositie" is dat het principe van toepassing is op een specifieke plaats en tijd.Gezien de veranderende toestand van actieve systemen, zijn gesuperponeerde input en uitvoer positionele gebeurtenissen en metingen.

Het principe van superpositie kan worden toegepast op lineaire wiskundige functies, zoals algebraïsche vergelijkingen.Wanneer een van de invoervariabelen wordt beïnvloed door scalars, zoals met de constante coëfficiënten van de kwadratische vergelijkingen van de wiskunde, wordt gezegd dat de functie zowel lineair als homogeen is.Voor het bovenstaande voorbeeld, als bekende scalars 1 en 2 worden toegepast op de invoervariabelen 1A+2B, wordt superpositie overgedragen naar de uitgang 1x+2y.De gecombineerde output wordt vaak de som genoemd.

Veel mechanische en elektrische producten, systemen en processen zijn ontworpen om lineair te zijn.Als een knop met de klok mee wordt omgedraaid, neemt het volume dienovereenkomstig toe.In alle behalve de eenvoudigste apparaten zijn de meeste systemen echter complex en beïnvloed door veel variabelen.Ze zijn zelden, absoluut lineair.Hoewel het principe van superpositie een handig en nuttig hulpmiddel is voor het modelleren en analyseren van systemen, wordt het beschouwd als slechts een optimale benadering van de operationele omstandigheden in de echte leven.

Onder de lineaire systemen die het meest hebben geprofiteerd van de toepassing van het superpositieprincipe zijn die welke wordenGebruik golfenergie.Geluids-, lichte en andere elektromagnetische stralingsgolven hebben ook sterk additieve eigenschappen.De vorm van een golf zelf kan worden omschreven als een lineaire vergelijking.Volgens het principe zullen twee of meer golven van een bepaalde hoogte of amplitude die dezelfde ruimte en tijd innemen, transformeren in een enkele golf waarvan de amplitude de som is van de oorspronkelijke samenstellende golven.Evenzo zal het licht van de golflengte voor de kleur rood wanneer gesuperponeerd met die van groen additief worden getransformeerd in een golflengte die overeenkomt met de kleurgeel.

Dit principe van superpositie is de onderliggende technologie van ruisonderdrukking hoofdtelefoon.Een microfoon analyseert de golfvorm van omgevingsgeluid, zoals het lage gerommel van een vliegtuigmotor.Een luidspreker herschept dezelfde golfvorm en voorafgaand aan het toevoegen van dit geluid aan het systeem, wordt het verschoven in de tijdelijke fase.Wanneer de amplitude van de geluidsgolfkamers van de motor op een representatieve waarde van 1, valt deze samen met de trog van het toegevoegde geluid, de equivalente waarde van -1.Hun someffect is nul.