Este artigo explica o que é o princípio da superposição e quando ele pode ser aplicado. Além disso, você poderá ver diversos exemplos de aplicação do princípio da superposição.
Qual é o princípio da superposição?
Na física, o princípio da superposição é um princípio que permite que um problema linear seja decomposto em dois ou mais subproblemas mais simples, de modo que a superposição ou soma desses subproblemas dê origem ao problema original.
Mais precisamente, o princípio da superposição diz que “o efeito da soma das ações é a soma de cada efeito de cada ação”.
O princípio da superposição é muito útil em física, pois permite dividir um problema difícil em vários problemas mais fáceis de resolver. Assim, o princípio da superposição serve para facilitar a resolução de problemas ou, também, para analisar separadamente diferentes partes de um problema.
Exemplos do princípio da superposição
Considerando a definição do princípio da superposição, a seguir são apresentados diversos exemplos de aplicação deste teorema para melhor assimilação do conceito.
forças sobrepostas
Na dinâmica, o princípio da superposição permite avaliar o efeito de cada força separadamente, pois graças ao princípio da superposição podemos decompor todas as forças que atuam sobre um corpo numa soma de forças.
Como você pode ver na imagem acima, se as forças que atuam sobre um corpo forem lineares, o efeito produzido por cada força poderá ser analisado separadamente e o resultado total será equivalente à soma do efeito produzido por cada força.
Superposição de campo gravitacional
O princípio da superposição também pode ser aplicado ao campo gravitacional, de modo que a soma do campo gravitacional de cada massa pontual dá o campo gravitacional total.
Assim, no exercício acima, a força gravitacional resultante que atua sobre a massa 1 é a soma vetorial da força gravitacional exercida por cada massa sobre a massa 1.
Sobreposição de campo elétrico
No eletromagnetismo, o princípio da superposição também pode ser utilizado, pois o campo elétrico respeita o princípio da superposição. Assim, a soma vetorial em um ponto de todos os campos elétricos criados dá o campo elétrico total.
Tenha em mente que a força elétrica que provoca cada campo elétrico pode ter um sinal diferente; dependendo do sinal da carga elétrica, a força será atrativa ou repulsiva.
Superposição de cargas na resistência dos materiais
O princípio da superposição também pode ser usado na resistência do material. Assim, o efeito produzido por cada carga estrutural pode ser estudado separadamente e o efeito total que a viga sofrerá será a soma de todos os efeitos.
Tenha em mente que o princípio da superposição só pode ser utilizado se o problema for linear, ou seja, se todas as cargas aplicadas forem lineares e, além disso, se o comportamento dos materiais também for linear.
Quando o princípio da superposição pode ser aplicado?
Por fim, veremos quando o princípio da superposição pode ou não ser utilizado, uma vez que não pode ser utilizado em nenhum tipo de problema.
O princípio da superposição só pode ser aplicado quando o problema for linear. Ou seja, para utilizar o princípio da superposição, todas as condições do problema devem ser lineares (ou constantes), mas não podem ser quadráticas, exponenciais, etc. funções.funções.
Se você observar todos os exemplos apresentados ao longo deste artigo, todas as forças ou cargas analisadas são lineares. É por isso que o princípio da superposição pode ser aplicado.