Rompecabezas mecánico - Mechanical puzzle

Diseño de rompecabezas mecánico de W. Altekruse, patentado en 1890. El rompecabezas consta de doce piezas idénticas que deben ensamblarse.

Un rompecabezas mecánico es un rompecabezas presentado como un conjunto de piezas interconectadas mecánicamente en el que la solución es manipular todo el objeto o partes de él. Uno de los rompecabezas mecánicos más conocidos es el Cubo de Rubik , inventado por el arquitecto húngaro Ernő Rubik en 1974. Los rompecabezas están diseñados principalmente para un solo jugador donde el objetivo es que el jugador vea a través del principio del objeto, no tanto que accidentalmente encuentran la solución correcta a través de prueba y error . Teniendo esto en cuenta, a menudo se utilizan como una prueba de inteligencia o en el entrenamiento de resolución de problemas .

Historia

El rompecabezas mecánico más antiguo conocido proviene de Grecia y apareció en el siglo III a. C. El juego consta de un cuadrado dividido en 14 partes, y el objetivo era crear diferentes formas a partir de estas piezas. Esto no es fácil de hacer. (ver Ostomachion loculus Archimedius)

En Irán, las "cerraduras de rompecabezas" se fabricaron ya en el siglo XVII d. C.

La próxima aparición conocida de acertijos se encuentra en Japón . En 1742 se menciona un juego llamado "Sei Shona-gon Chie No-Ita" en un libro. Alrededor del año 1800, el rompecabezas Tangram de China se hizo popular, y 20 años después se había extendido por Europa y América.

La empresa Richter de Rudolstadt comenzó a producir grandes cantidades de rompecabezas similares a Tangram de diferentes formas, los llamados "rompecabezas Anker" alrededor de 1891.


En 1893, Angelo John Lewis , usando el seudónimo de "Profesor Hoffman", escribió un libro llamado Puzzles; Viejo y nuevo . Contenía, entre otras cosas, más de 40 descripciones de rompecabezas con mecanismos secretos de apertura. Este libro se convirtió en una obra de referencia para juegos de rompecabezas y existen copias modernas para los interesados.

El comienzo del siglo XX fue una época en la que los rompecabezas estaban muy de moda y se registraron las primeras patentes de rompecabezas.

Con la invención de los polímeros modernos , la fabricación de muchos rompecabezas se hizo más fácil y barata.

En 1993, Jerry Slocum fundó la Slocum Puzzle Foundation, una organización sin fines de lucro dedicada a educar al público sobre los rompecabezas a través de la recopilación de rompecabezas, exposiciones, publicaciones y comunicaciones.

Categorías

Montaje

En esta categoría, el rompecabezas está presente en forma de componentes y el objetivo es producir una determinada forma. El cubo Soma de Piet Hein , el Pentomino de Solomon Golomb y los ya mencionados rompecabezas de colocación Tangram y "Anker-puzzles" son todos ejemplos de este tipo de rompecabezas. Además, también se clasifican en esta categoría los problemas en los que deben disponerse varias piezas para que quepan en una caja (aparentemente demasiado pequeña).

La imagen muestra un ejemplo del rompecabezas de embalaje de Hoffman . El objetivo es empaquetar 27 cuboides con longitudes laterales A, B, C en una caja de longitud lateral A + B + C, sujeto a dos restricciones:

1) A, B, C no deben ser iguales
2) El más pequeño de A, B, C debe ser mayor que

Una posibilidad sería A = 18, B = 20, C = 22; la caja tendría que tener las dimensiones de 60 × 60 × 60.

Las herramientas modernas como los cortadores láser permiten la creación de complejos rompecabezas bidimensionales hechos de madera o plástico acrílico. En los últimos tiempos esto se ha vuelto predominante y se han diseñado puzzles de geometría extraordinariamente decorativa. Esto hace uso de la multitud de formas de subdividir áreas en formas repetidas .

Las computadoras ayudan en el diseño de nuevos rompecabezas. Una computadora permite una búsqueda exhaustiva de una solución; con su ayuda, se puede diseñar un rompecabezas de tal manera que tenga la menor cantidad de soluciones posibles, o una solución que requiera la mayor cantidad de pasos posibles. La consecuencia es que resolver el rompecabezas puede resultar muy difícil.

El uso de materiales transparentes permite la creación de rompecabezas, en los que las piezas deben apilarse una encima de la otra. El objetivo es crear un patrón, imagen o esquema de color específico en la solución. Por ejemplo, un rompecabezas consta de varios discos en los que las secciones angulares de diferentes tamaños tienen diferentes colores. Los discos deben apilarse para crear un círculo de color (rojo-> azul-> verde-> rojo) alrededor de los discos.

Rompecabezas piramidales

Un rompecabezas piramidal consta de dos o más piezas que encajan para crear una pirámide. Los rompecabezas piramidales de dos piezas no pueden formar una pirámide regular y solo pueden formar una pirámide tetraédrica de 4 caras. La solución consiste en enfrentar las caras cuadradas entre sí y girar una en posición vertical para completar la pirámide tetraedrónica de cuatro caras. También hay rompecabezas piramidales de cuatro piezas.

Desmontaje

Rompecabezas de desmontaje

Los rompecabezas de esta categoría suelen resolverse abriéndolos o dividiéndolos en piezas. Esto incluye los rompecabezas con mecanismos de apertura secretos, que deben abrirse mediante prueba y error . Además, los rompecabezas que constan de varias piezas de metal unidas entre sí de alguna manera también se consideran parte de esta categoría.

Los dos rompecabezas que se muestran en la imagen son especialmente buenos para reuniones sociales, ya que parecen ser muy fáciles de desmontar, pero en realidad muchas personas no pueden resolver este rompecabezas. El problema aquí radica en la forma de las piezas entrelazadas: las superficies de contacto son cónicas y, por lo tanto, solo se pueden quitar en una dirección. Sin embargo, cada pieza tiene dos conos de pendiente opuesta que se acoplan con las dos piezas contiguas, de modo que la pieza no se puede quitar en ninguna dirección.

Las cajas llamadas cajas secretas o cajas de rompecabezas con mecanismos de apertura secreta, extremadamente populares en Japón, se incluyen en esta categoría. Estos ataúdes contienen mecanismos de apertura más o menos complejos, generalmente invisibles, que dejan al descubierto un pequeño espacio hueco al abrirse. Existe una gran variedad de mecanismos de apertura, como paneles apenas visibles que deben cambiarse, mecanismos de inclinación, cerraduras magnéticas, pasadores móviles que deben girarse a una determinada posición hacia arriba e incluso cerraduras de tiempo en las que se debe sujetar un objeto. en una posición determinada hasta que un líquido haya llenado un recipiente determinado.

Enclavamiento

El nudo de madera chino, un famoso rompecabezas entrelazado. En esta versión en particular diseñada por Bill Cutler , se necesitan cinco movimientos antes de que se pueda quitar la primera pieza.

En un rompecabezas entrelazado, una o más piezas mantienen unido el resto, o las piezas se sostienen mutuamente. El objetivo es desmontar completamente y luego volver a montar el rompecabezas. Tanto el montaje como el desmontaje pueden ser difíciles; a diferencia de los rompecabezas de montaje, estos rompecabezas generalmente no se deshacen fácilmente. El nivel de dificultad generalmente se evalúa en términos de la cantidad de movimientos necesarios para quitar la primera pieza del rompecabezas inicial. Los rompecabezas posteriores introdujeron elementos de rotación.

La historia conocida de estos rompecabezas se remonta a principios del siglo XVIII. En 1803, un catálogo de "Bastelmeier" contenía dos rompecabezas de este tipo. El libro de acertijos del profesor Hoffman mencionado anteriormente también contenía dos acertijos entrelazados.

A principios del siglo XIX, los japoneses se apoderaron del mercado de estos rompecabezas. Desarrollaron una multitud de juegos en todo tipo de formas diferentes - animales, casas y otros objetos - mientras que el desarrollo en el mundo occidental giró principalmente en torno a formas geométricas.

Una de las rebabas rompecabezas siendo desmontado

Con la ayuda de las computadoras, fue posible analizar conjuntos completos de juegos jugados. Este proceso fue iniciado por Bill Cutler con su análisis de todos los nudos de madera chinos. Desde octubre de 1987 hasta agosto de 1990, todas las 35,657,131,235 variaciones diferentes fueron analizadas por computadora. Con formas diferentes a la cruz china, el nivel de dificultad alcanzó niveles de hasta 100 movimientos para eliminar la primera pieza, una escala que los humanos tendrían dificultades para agarrar. El punto culminante de este desarrollo es un rompecabezas en el que la adición de algunas piezas duplica el número de movimientos. Antes de la publicación en 2003 del RD Design Project de Owen, Charnley y Strickland, los rompecabezas sin ángulos rectos no podían ser analizados eficientemente por computadoras.

Stewart Coffin ha estado creando rompecabezas basados ​​en el dodecaedro rómbico desde la década de 1960. Estos hicieron uso de tiras con seis o tres bordes. Este tipo de rompecabezas a menudo tienen componentes extremadamente irregulares, que se unen en una forma regular solo en el último paso. Además, los ángulos de 60 ° permiten diseños en los que se deben mover varios objetos al mismo tiempo. El rompecabezas "Rosebud" es un excelente ejemplo de esto: en este rompecabezas, 6 piezas deben moverse desde una posición extrema, en la que solo se tocan en las esquinas, hasta el centro del objeto terminado.

Desenredo

Un rompecabezas para desenredar. El objetivo es quitar la cuerda con las dos bolas de la estructura de alambre.

Para rompecabezas de este tipo, el objetivo es desenredar un lazo metálico o de cuerda de un objeto. La topología juega un papel importante en estos acertijos. La imagen muestra una versión del rompecabezas Derringer. Aunque es simple en apariencia, es bastante desafiante: la mayoría de los sitios de rompecabezas lo clasifican entre sus rompecabezas más difíciles.

Los vexiers son un tipo diferente de rompecabezas de desenredo: dos o más alambres de metal, que se han entrelazado, deben desenredarse. Ellos también se difundieron con la locura generalizada de los rompecabezas a fines del siglo XIX. Un gran número de los Vexiers todavía disponibles hoy se originan en este período.

Los llamados rompecabezas de anillos, de los que forman parte los anillos chinos, son un tipo diferente de Vexier. En estos rompecabezas, se debe desenredar un lazo de alambre largo de una malla de anillos y alambres. El número de pasos necesarios para una solución a menudo tiene una relación exponencial con el número de bucles en el rompecabezas. El tipo común, que conecta los anillos a una barra con cordones (o equivalentes de metal suelto) tiene un patrón de movimiento idéntico al código binario Gray, en el que solo un bit cambia de una palabra de código en relación con su vecino inmediato.

Un acertijo digno de mención, conocido como los anillos chinos, los anillos de Cardans, el Baguenaudier o el rompecabezas del Renacimiento, fue mencionado hacia 1500 como el Problema 107 del manuscrito De Viribus Quantitatis de Luca Pacioli . El rompecabezas es nuevamente mencionado por Girolamo Cardano en la edición de 1550 de su libro De subtililate . Aunque el rompecabezas es un rompecabezas de tipo desenredo, también tiene atributos de rompecabezas mecánicos y la solución se puede derivar como un procedimiento matemático binario.

Los anillos chinos están asociados con el cuento de que en la Edad Media , los caballeros los regalaban a sus esposas, para que en su ausencia pudieran ocupar su tiempo. Los rompecabezas de taberna , hechos de acero, se basan en ejercicios de forja que proporcionaron una buena práctica para los aprendices de herrero.

Niels Bohr usó rompecabezas de desenredo llamados Tangloids para demostrar las propiedades del giro a sus estudiantes.

Pliegue

Ejemplo de un rompecabezas plegable, creado por Vesa Timonen (2002)

El objetivo de este género particular de rompecabezas es doblar una hoja de papel impresa de tal manera que se obtenga una imagen de destino. En principio, la magia de Rubik podría contarse en esta categoría. Un mejor ejemplo se muestra en la imagen. La tarea es doblar la hoja de papel cuadrada de modo que los cuatro cuadrados con los números queden uno al lado del otro sin espacios y formen un cuadrado.

Otro rompecabezas plegable son los prospectos plegables y los mapas de la ciudad. A pesar de la dirección de plegado a menudo visible en los puntos de plegado, puede resultar extraordinariamente difícil volver a colocar el papel en la forma con la que vino originalmente. La razón por la que estos mapas son difíciles de restaurar a su estado original es que los pliegues están diseñados para una máquina plegadora de papel, en la que los pliegues óptimos no son del tipo que una persona promedio intentaría usar.

Cerrar con llave

Estos rompecabezas, también llamados cerraduras con truco , son cerraduras (a menudo candados ) que tienen un mecanismo de bloqueo inusual. El objetivo es abrir la cerradura. Si le dan una llave, no abrirá la cerradura de la forma convencional. En el caso de algunas cerraduras, puede resultar más difícil restaurar la situación original.

Buques de truco

Ejemplo de una embarcación engañosa

Estos son recipientes "con un toque". El objetivo es beber o verter de un recipiente sin derramar nada del líquido. Los contenedores de rompecabezas son una forma antigua de juego. Los griegos y los fenicios fabricaban recipientes que debían llenarse a través de una abertura en la parte inferior. En el siglo IX, se describieron en detalle varios contenedores diferentes en un libro turco . En el siglo XVIII, los chinos también produjeron este tipo de recipientes para beber.

Un ejemplo es la jarra rompecabezas : el cuello del recipiente tiene muchos agujeros que permiten verter líquido en el recipiente, pero no fuera de él. Oculto a los ojos del rompecabezas, hay un pequeño conducto tubular que atraviesa la empuñadura y recorre el borde superior del recipiente hasta la boquilla. Si luego se bloquea la abertura en el extremo superior de la empuñadura con un dedo, es posible beber líquido del recipiente succionando la boquilla.

Otros ejemplos incluyen la taza fuddling y la corona de olla .

Objetos imposibles

Un objeto "imposible"

Los objetos imposibles son objetos que a primera vista no parecen posibles. El objeto imposible más conocido es el barco en una botella . El objetivo es descubrir cómo se fabrican estos objetos. Otro rompecabezas muy conocido es el que consiste en un cubo hecho de dos piezas entrelazadas en cuatro lugares por enlaces aparentemente inseparables. Las soluciones a estos se encuentran en diferentes lugares. Hay todo tipo de objetos que se ajustan a esta descripción: " botellas imposibles " que contienen objetos que son demasiado grandes, monedas japonesas con agujeros con flechas de madera y anillos a través de ellas, esferas de madera en un marco de madera con aberturas demasiado pequeñas y muchos más.

La manzana y la flecha en la imagen están hechas de una pieza de madera cada una. En efecto, el orificio es demasiado pequeño para que la flecha lo atraviese y no hay signos de pegado.

Destreza

Al inclinar la caja, uno debe intentar llevar la pelota a lo largo de la línea y hacia la meta sin dejarla caer en uno de los muchos hoyos estratégicamente ubicados.

Los juegos enumerados en esta categoría no son estrictamente rompecabezas como tales, ya que la destreza y la resistencia son de mayor importancia aquí. A menudo, el objetivo es inclinar una caja equipada con una cubierta transparente de la manera correcta para hacer que una o más bolas pequeñas caigan en los agujeros.

Movimiento secuencial

Un rompecabezas con el nombre Skewb

Los rompecabezas de esta categoría requieren una manipulación repetida del rompecabezas para llevarlo a una determinada condición de destino. Los rompecabezas más conocidos de este tipo son el Cubo de Rubik y la Torre de Hanoi . Esta categoría también incluye aquellos rompecabezas en los que una o más piezas deben deslizarse en la posición correcta, de las cuales el N-puzzle es el más conocido. Rush Hour o Sokoban son otros ejemplos.

El cubo de Rubik provocó un boom sin precedentes de esta categoría. Se han producido una gran cantidad de variantes. Se han realizado cubos de dimensiones desde 2 × 2 × 2 hasta 33 × 33 × 33, así como muchas otras formas geométricas como tetraédrica y dodecaédrica . Con una orientación variable del eje de rotación se puede crear una variedad de rompecabezas con la misma forma básica. Además, se pueden obtener más rompecabezas cuboidales quitando una capa de un cubo. Estos rompecabezas cuboidales toman formas irregulares cuando se manipulan.

La imagen muestra otro ejemplo menos conocido de este tipo de rompecabezas. Es bastante fácil que aún se puede resolver con un poco de prueba y error, y algunas notas, a diferencia del Cubo de Rubik, que es demasiado difícil de resolver por prueba.

Mecánica simulada

Si bien muchos juegos de computadora y rompecabezas de computadora simulan rompecabezas mecánicos, estos rompecabezas mecánicos simulados generalmente no se clasifican estrictamente como rompecabezas mecánicos.

Otros acertijos mecánicos notables

Ver también

Referencias

  • Rompecabezas antiguos y nuevos, del profesor Hoffmann, 1893
  • Rompecabezas antiguos y nuevos, de Jerry Slocum y Jack Botermans, 1986
  • Nuevo libro de rompecabezas, de Jerry Slocum y Jack Botermans, 1992
  • Puzzles ingeniosos y diabólicos, de Jerry Slocum y Jack Botermans, 1994
  • El libro de Tangram, de Jerry Slocum, 2003
  • Los 15 rompecabezas, de Jerry Slocum y Dic Sonneveld, 2006

Este artículo se basa en gran medida en el artículo correspondiente en la Wikipedia alemana .