In der Physik und den Ingenieurwissenschaften ist das Superpositionsprinzip die additive Eigenschaft einer linearen Funktion oder eines linearen Systems. Wenn das berechnete oder gemessene Ergebnis einer Eingabevariablen gleichzeitig angewendet wird, entspricht das resultierende Nettoergebnis der Addition der jeweiligen Einzelergebnisse jeder Variablen, wenn eine oder mehrere separate, zusätzliche Variablen gleichzeitig angewendet werden. Einfach ausgedrückt kann sein Grundkonzept wie folgt ausgedrückt werden: Wenn Eingabe A zu Ausgabe X führt und die Ausgabe von Eingabe B ist Y, dann führt die Überlagerung der beiden Eingaben A+B zu der entsprechenden Ausgabe X+Y. Einer der Gründe für den Begriff „Überlagerung“ ist, dass das Prinzip für einen bestimmten Ort und eine bestimmte Zeit gilt. Angesichts des sich ändernden Zustands aktiver Systeme sind überlagerte Eingabe und Ausgabe Positionsereignisse und Messungen.
Das Superpositionsprinzip lässt sich auf lineare mathematische Funktionen wie algebraische Gleichungen anwenden. Wenn eine der Eingabevariablen durch Skalare beeinflusst wird, wie beispielsweise durch die konstanten Koeffizienten der quadratischen Gleichungen der Mathematik, wird die Funktion sowohl als linear als auch als homogen bezeichnet. Wenn im obigen Beispiel die bekannten Skalare 1 und 2 auf die Eingangsvariablen 1A+2B angewendet werden, wird die Überlagerung auf den Ausgang 1X+2Y übertragen. Die kombinierte Ausgabe wird oft als Summe bezeichnet.
Viele mechanische und elektrische Produkte, Systeme und Prozesse sind linear ausgelegt. Wird ein Regler im Uhrzeigersinn gedreht, erhöht sich die Lautstärke entsprechend. Bei allen außer den einfachsten Geräten sind die meisten Systeme jedoch komplex und von vielen Variablen beeinflusst. Sie sind selten, absolut linear. Obwohl das Superpositionsprinzip ein bequemes und hilfreiches Werkzeug zur Modellierung und Analyse von Systemen ist, wird es nur als optimale Annäherung an die realen Betriebsbedingungen angesehen.
Zu den linearen Systemen, die am meisten von der Anwendung des Überlagerungsprinzips profitiert haben, gehören diejenigen, die Wellenenergie verwenden. Auch Schall, Licht und andere elektromagnetische Strahlungswellen haben stark additive Eigenschaften. Die Form einer Welle selbst kann als lineare Gleichung beschrieben werden. Nach dem Prinzip verwandeln sich zwei oder mehr Wellen einer bestimmten Höhe oder Amplitude, die denselben Raum und dieselbe Zeit einnehmen, in eine einzelne Welle, deren Amplitude die Summe der Amplituden ihrer ursprünglichen Wellenbestandteile ist. In ähnlicher Weise wird Licht der Wellenlänge für die Farbe Rot, wenn es mit der von Grün überlagert wird, additiv in eine der Farbe Gelb entsprechende Wellenlänge umgewandelt.
Dieses Überlagerungsprinzip ist die zugrundeliegende Technologie von Kopfhörern mit Geräuschunterdrückung. Ein Mikrofon analysiert die Wellenform von Umgebungsgeräuschen, beispielsweise das leise Rumpeln eines Flugzeugtriebwerks. Ein Lautsprecher erzeugt dieselbe Wellenform, und bevor dieser Klang zum System hinzugefügt wird, wird er in der zeitlichen Phase verschoben. Wenn die Amplitude der Schallwellen des Motors einen repräsentativen Wert von 1 erreicht, stimmt sie mit dem Tiefpunkt des hinzugefügten Geräuschs überein, dem entsprechenden Wert von -1. Ihr Summeneffekt ist null.