En este artículo se explica en qué consiste el principio de superposición y cuándo se puede aplicar. Además, podrás ver varios ejemplos de la aplicación del principio de superposición.
Índice
¿Qué es el principio de superposición?
En física, el principio de superposición es un principio que permite descomponer un problema lineal en dos o más subproblemas más sencillos, de manera que la superposición o suma de estos subproblemas da lugar al problema original.
En concreto, el principio de superposición dice que «el efecto de la suma de acciones es la suma de cada efecto de cada acción».
El principio de superposición es muy útil en física, ya que permite descomponer un problema difícil en varios problemas más fáciles de resolver. Así pues, el principio de superposición sirve para facilitar la resolución de problemas o, también, para analizar por separado diferentes partes de un problema.
Ejemplos del principio de superposición
Vista la definición del principio de superposición, a continuación se muestran varios ejemplos de la aplicación de este teorema para asimilar mejor el concepto.
Superposición de fuerzas
En dinámica, el principio de superposición permite evaluar el efecto de cada fuerza por separado, ya que gracias al principio de superposición podemos descomponer el conjunto de fuerzas que actúan sobre un cuerpo en una suma de fuerzas.
Como puedes ver en la imagen de arriba, si las fuerzas que actúan sobre un cuerpo son lineales, se puede analizar el efecto que produce cada fuerza por separado y el resultado total será equivalente a la suma del efecto producido por cada fuerza.
Superposición del campo gravitatorio
El principio de superposición también se puede aplicar al campo gravitatorio, de modo que la suma del campo gravitatorio de cada masa puntual da como resultado el campo gravitatorio total.
Así pues, en el ejercicio de arriba, la fuerza gravitatoria resultante que actúa sobre la masa 1 es la suma vectorial de la fuerza gravitatoria que ejerce cada masa sobre la masa 1.
Superposición del campo eléctrico
En electromagnetismo también se puede emplear el principio de superposición, ya que el campo eléctrico cumple con el principio de superposición. De manera que la suma vectorial en un punto de todos los campos eléctricos creados da como resultado el campo eléctrico total.
Ten presente que la fuerza eléctrica que provoca cada campo eléctrico puede tener un signo diferente, dependiendo del signo de la carga eléctrica la fuerza será de atracción o de repulsión.
Superposición de cargas en resistencia de materiales
El principio de superposición también se puede utilizar en resistencia de materiales. Así pues, se puede estudiar el efecto que produce cada carga estructural por separado y el efecto total que experimentará la viga será la suma de todos los efectos.
Ten en cuenta que el principio de superposición solamente se puede usar si el problema es lineal, es decir, si todas las cargas aplicadas son lineales y, además, el comportamiento de los materiales también es lineal.
¿Cuándo se puede aplicar el principio de superposición?
Por último, veremos cuándo se puede utilizar y cuándo no el principio de superposición, porque no se puede utilizar en cualquier tipo de problema.
El principio de superposición solo se puede aplicar cuando el problema es lineal. Es decir, para poder utilizar el principio de superposición todas las condiciones del problema deben ser lineales (o constantes), pero no pueden haber funciones cuadráticas, exponenciales, etc.
Si te fijas en todos los ejemplos mostrados a lo largo de este artículo, todas las fuerzas o cargas analizadas son lineales. Por eso se puede aplicar el principio de superposición.