En physique et en ingénierie, le principe de superposition est la propriété additive de toute fonction ou système linéaire. Étant donné le résultat calculé ou mesuré d’une variable d’entrée, si une ou plusieurs variables supplémentaires distinctes sont appliquées simultanément, le résultat net résultant sera égal à l’addition des résultats individuels respectifs de chaque variable. En termes simples, son concept de base peut être exprimé comme suit : si l’entrée A donne la sortie X et que la sortie de l’entrée B est Y, alors la superposition des deux entrées A+B donnera la sortie correspondante X+Y. L’une des raisons du terme superposition est que le principe s’applique à un lieu et à un moment précis. Compte tenu de l’état changeant des systèmes actifs, les entrées et sorties superposées sont des événements et des mesures de position.
Le principe de superposition peut être appliqué aux fonctions mathématiques linéaires, telles que les équations algébriques. Lorsque l’une des variables d’entrée est affectée par des scalaires, comme avec les coefficients constants des équations quadratiques mathématiques, la fonction est dite à la fois linéaire et homogène. Pour l’exemple ci-dessus, si les scalaires connus 1 et 2 sont appliqués aux variables d’entrée 1A+2B, la superposition est reportée sur la sortie 1X+2Y. La sortie combinée est souvent appelée la somme.
De nombreux produits, systèmes et processus mécaniques et électriques sont conçus pour être linéaires. Si un bouton est tourné dans le sens des aiguilles d’une montre, le volume augmente en conséquence. Cependant, dans tous les appareils sauf les plus simples, la plupart des systèmes sont complexes et affectés par de nombreuses variables. Ils sont rarement, absolument linéaires. Bien que le principe de superposition soit un outil pratique et utile pour la modélisation et l’analyse des systèmes, il n’est considéré que comme une approximation optimale des conditions opérationnelles réelles.
Parmi les systèmes linéaires qui ont le plus bénéficié de l’application du principe de superposition sont ceux qui utilisent l’énergie des vagues. Le son, la lumière et d’autres ondes de rayonnement électromagnétique ont également des propriétés fortement additives. La forme d’une onde elle-même peut être décrite comme une équation linéaire. Selon le principe, deux ou plusieurs vagues d’une hauteur ou d’une amplitude particulière occupant le même espace et le même temps se transformeront en une seule vague dont l’amplitude est la somme des amplitudes de ses vagues constituantes d’origine. De même, la lumière de la longueur d’onde de la couleur rouge lorsqu’elle se superpose à celle du vert sera transformée de manière additive en une longueur d’onde correspondant à la couleur jaune.
Ce principe de superposition est la technologie sous-jacente des casques à réduction de bruit. Un microphone analyse la forme d’onde du son ambiant, comme le faible grondement d’un moteur d’avion. Un haut-parleur recrée la même forme d’onde, et avant d’ajouter ce son au système, il est décalé en phase temporelle. Lorsque l’amplitude de l’onde sonore du moteur atteint une valeur représentative de 1, elle coïncide avec le creux du son ajouté, la valeur équivalente de -1. Leur effet de somme est nul.