foto perfil

El principio de superposición y ondas resultantes

Publicado el 3 octubre, 2020

¿Qué es el principio de superposición?

El principio de superposición es una de esas ideas que suena mucho más complicada de lo que realmente es. La física puede ser así a veces. El principio de superposición establece que para los sistemas lineales, la respuesta neta causada por dos o más entradas, es la suma de las entradas que cada uno habría causado por sí solo. ¿Confuso? Probablemente, simplemente hagamos esto un poco.

En la mayoría de los casos, cuando se habla del principio de superposición, se habla de ondas o vibraciones sinusoidales en el espacio y el tiempo. Los ejemplos de ondas incluyen luz, sonido, ondas de agua y ondas de terremoto. Todas estas cosas funcionan de la misma manera básica: si toma dos ondas y las coloca una encima de la otra, o las superpone, se suman. Eso es superposición.

Entremos en algunos detalles de lo que eso significa en el mundo real.

Ondas resultantes

Cuando dos ondas están una encima de la otra, se suman para producir una onda total: la llamamos onda resultante . Lo llamamos así porque es el resultado que obtienes al sumar las ondas.

Las ondas contienen picos y valles que siguen un patrón, uno tras otro. Cuando superpone los picos de dos ondas, se suman para formar un pico más grande. Cuando superpone los canales de dos ondas, se suman para formar un canal más grande. A esto se le llama interferencia constructiva . Por otro lado, cuando se superpone el pico de una ola, con el valle de otra, se suman y se aplanan hasta la nada: una línea plana. A esto se le llama interferencia destructiva . Es como que -6 más 6 es igual a cero. El pico y el valle se anulan mutuamente.


Superposición de ondas
Superposición de ondas

Ejemplos de superposición de ondas

Muchos ejemplos de superposición de ondas son difíciles de observar en la vida cotidiana, a menos que tenga un laboratorio de física a su disposición. El ejemplo más común en un laboratorio de física es la serie de franjas claras y oscuras que puede obtener al hacer brillar la luz a través de dos rendijas cercanas.


El patrón de superposición (interferencia) de doble rendija
El patrón de superposición (interferencia) de doble rendija

Pero algunos todavía se pueden ver … o incluso escuchar, sin ningún equipo especial. Cuando cantas en la ducha, la razón por la que suenas tan bien es por la superposición. Las ondas de sonido que produce en el aire rebotan en las paredes e interfieren entre sí de una manera que produce un sonido agradable. El objetivo de una sala de música bien diseñada es crear una gran cantidad de interferencias constructivas para que el sonido reverbere en toda la sala. Una sala mal diseñada acústicamente tendrá lugares silenciosos donde el sonido no es tan claro.


El Royal Albert Hall tiene discos acústicos suspendidos arriba para mejorar su calidad de sonido
El Royal Albert Hall cuenta con discos acústicos para mejorar su calidad de sonido

¿Alguna vez movió una radio cerca de un dispositivo electrónico y encontró que la señal no es clara? Esto también sucede por superposición. Las ondas producidas por la computadora interfieren de manera destructiva con las señales de radio que recibe la radio.

Por último, los instrumentos musicales son ejemplos de superposición de ondas. Cuando tocas una cuerda de guitarra, una serie de ondas vibratorias la recorren, rebotando en los extremos. Las primeras ondas que rebotan en el extremo de la cuerda se superponen con las ondas que vienen después, y el patrón que obtienes produce la nota agradable y clara que escuchas.

Resumen de la lección

El principio de superposición predice lo que sucederá cuando dos ondas interfieran entre sí: cuando dos ondas están una encima de la otra. Dos picos producen un pico más grande y dos valles producen un valle más grande. A esto se le llama interferencia constructiva. Un pico y un valle se cancelarán a cero. A esto se le llama interferencia destructiva. La onda final que se obtiene después de combinar otras dos o más ondas se llama onda resultante .

Ejemplos de la vida real del principio de superposición incluyen el patrón que se obtiene al hacer pasar la luz a través de dos rendijas, los sonidos que se escuchan en salas y salas de música con un buen diseño acústico, las interferencias que reciben las radios cuando se mueven cerca de otros dispositivos electrónicos y cualquier tono producido por un instrumento musical.

Articulos relacionados