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El aritmómetro ( francés : arithmomètre ) fue la primera calculadora mecánica digital lo suficientemente potente y fiable para ser utilizada diariamente en un entorno de oficina. Esta calculadora podría sumar y restar dos números directamente y podría realizar multiplicaciones y divisiones largas de manera efectiva utilizando un acumulador móvil para el resultado.
Patentada en Francia por Thomas de Colmar en 1820 [1] y fabricada entre 1851 [2] y 1915, [ cita necesaria ] se convirtió en la primera calculadora mecánica de éxito comercial. [3] Su diseño robusto le dio una sólida reputación por su confiabilidad y precisión [4] y lo convirtió en un actor clave en el paso de las computadoras humanas a las máquinas calculadoras que tuvo lugar durante la segunda mitad del siglo XIX. [5]
Su debut en producción en 1851 [2] lanzó la industria de las calculadoras mecánicas [3] que finalmente construyó millones de máquinas hasta bien entrada la década de 1970. Durante cuarenta años, de 1851 a 1890, [6] el aritmómetro fue el único tipo de calculadora mecánica en producción comercial y se vendió en todo el mundo. Durante la última parte de ese período, dos empresas comenzaron a fabricar clones del aritmómetro: Burkhardt, de Alemania, que comenzó en 1878, y Layton del Reino Unido, que comenzó en 1883. Finalmente, una veintena de empresas europeas construyeron clones del aritmómetro hasta el principio. de la Primera Guerra Mundial.
Los aritmómetros de este período eran máquinas de cuatro operaciones; un multiplicando inscrito en los controles deslizantes de entrada podría multiplicarse por un multiplicador de un solo dígito simplemente tirando de una cinta (rápidamente reemplazada por una manivela). Era un diseño complicado [7] y se construyeron muy pocas máquinas. Además, no se construyó ninguna máquina entre 1822 y 1844.
Esta pausa de 22 años coincide casi exactamente con el período de tiempo durante el cual el gobierno británico financió el diseño del motor diferencial de Charles Babbage , que en el papel era mucho más sofisticado que el aritmómetro, pero que no estaba terminado en ese momento. [8]
En 1844, Thomas reintrodujo su máquina en la Exposición de Productos de la Industria Francesa en la recién creada categoría de Herramientas de medición, contadores y máquinas calculadoras diversas, pero sólo recibió una mención de honor. [9]
Reinició el desarrollo de la máquina en 1848. En 1850, como parte de un esfuerzo de marketing, Thomas construyó algunas máquinas con exquisitas cajas de marquetería Boulle que regaló a las cabezas de la corona de Europa. Presentó dos patentes y dos patentes de adición entre 1849 y 1851. [1]
Se eliminó el multiplicador, lo que convirtió al aritmómetro en una simple máquina sumadora, pero gracias a su carro móvil utilizado como acumulador indexado, todavía permitía multiplicar y dividir fácilmente bajo el control del operador. Se introdujo en el Reino Unido en la Gran Exposición de 1851 [10] y la verdadera producción industrial comenzó en 1851. [2]
A cada máquina se le asignó un número de serie y se imprimieron manuales de usuario. Al principio, Thomas diferenciaba las máquinas por capacidad y por tanto daba el mismo número de serie a máquinas de diferentes capacidades. Esto se corrigió en 1863 y a cada máquina se le asignó su propio número de serie único, comenzando con un número de serie de 500. [11]
El uso constante de algunas de las máquinas expuso algunos defectos de diseño menores, como un mecanismo de transporte débil, que fue reparado adecuadamente en 1856, y una rotación excesiva de los cilindros de Leibniz cuando la manivela se gira demasiado rápido, lo que fue corregido por el adición de una cruz de Malta . [12]
En 1865 se presentó una patente que cubría todas estas innovaciones. [1] Debido a su confiabilidad y precisión, oficinas gubernamentales, bancos, observatorios y empresas de todo el mundo comenzaron a utilizar el aritmómetro en sus operaciones diarias. Alrededor de 1872, [13] por primera vez en la historia de las máquinas de cálculo, el número total de máquinas fabricadas superó la marca de 1.000. En 1880, veinte años antes de la competición, se patentó e instaló en algunas máquinas un mecanismo para mover el carro automáticamente, [14] pero no se integró en los modelos de producción.
Bajo la dirección de Louis Payen, y más tarde de su viuda, se introdujeron muchas mejoras, como un mecanismo de inclinación, una parte superior extraíble, cursores y ventanas de resultados que eran más fáciles de leer y un mecanismo de puesta a cero más rápido.
Durante ese período aparecieron muchos fabricantes de clones, principalmente en Alemania y el Reino Unido. Finalmente, veinte empresas independientes fabricaron clones del aritmómetro. Todas estas empresas tenían su sede en Europa pero vendían sus máquinas en todo el mundo. [15]
El diseño fundamental siguió siendo el mismo; y después de 50 años en la cima, el aritmómetro perdió su supremacía en la industria de las calculadoras mecánicas. Mientras que en 1890 el aritmómetro seguía siendo la calculadora mecánica más producida en el mundo, diez años más tarde, en 1900, cuatro máquinas, el comptómetro y la máquina sumadora de Burroughs [16] en Estados Unidos, el aritmómetro de Odhner [17] en Rusia y Brunsviga en Alemania lo había superado en volumen de máquinas fabricadas.
La producción del aritmómetro se detuvo en 1915, durante la Primera Guerra Mundial.
Alphonse Darras, que había comprado la empresa en 1915, no pudo reiniciar la producción después de la guerra debido a la escasez de personal y a la falta de mano de obra cualificada. [18]
Debido a que fue la primera calculadora comercializada en masa y la primera ampliamente copiada, su diseño marca el punto de partida de la industria de las calculadoras mecánicas, que evolucionó hasta convertirse en la industria de las calculadoras electrónicas y que, a través del diseño accidental del primer microprocesador que se comercializó, Intel 4004 , para una de las calculadoras de Busicom en 1971, condujo a [ cita requerida ] a la primera computadora personal disponible comercialmente , la Altair , en 1975.
Su interfaz de usuario se utilizó durante los 120 años que duró la industria de las calculadoras mecánicas. Primero con sus clones y luego con el aritmómetro de Odhner y sus clones, que fue un rediseño del aritmómetro [19] con un sistema de molinete pero con exactamente la misma interfaz de usuario.
A lo largo de los años, el término aritmómetro o partes del mismo se han utilizado en muchas máquinas diferentes, como el aritmómetro de Odhner, el Arith maurel o el Compt ometer , y en algunas máquinas calculadoras portátiles de bolsillo de la década de 1940. La corporación Burroughs comenzó como American Arithmometer Company en 1886. En la década de 1920 se había convertido en un nombre genérico para cualquier máquina basada en su diseño, con una veintena de empresas independientes que fabricaban clones de Thomas como Burkhardt, Layton, Saxonia, Gräber, Peerless, Mercedes-Euklid. , XxX, Arquímedes, etc.
Thomas comenzó a trabajar en su máquina en 1818 [20] mientras servía en el ejército francés, donde tenía que hacer una gran cantidad de cálculos. Hizo uso de principios de calculadoras mecánicas anteriores, como el calculador escalonado de Leibniz y la calculadora de Pascal . Lo patentó el 18 de noviembre de 1820. [1]
Esta máquina implementó una multiplicación verdadera donde, simplemente tirando de una cinta, el multiplicando ingresado en los controles deslizantes de entrada se multiplicaba por un número multiplicador de un dígito y usaba el método del complemento a 9 para restar. Ambas características se eliminarían en diseños posteriores.
La primera máquina fue construida por Devrine, un relojero parisino, y tardó un año en construirla. Pero, para que funcionara, tuvo que modificar sustancialmente el diseño patentado. La Société d'encouragement pour l'industrie nationale recibió esta máquina para su revisión y emitió un informe muy positivo el 26 de diciembre de 1821. [21] El único prototipo conocido de esta época es la máquina de 1822 expuesta en la Institución Smithsonian en Washington DC
La fabricación comenzó en 1851 [2] y terminó alrededor de 1915. Se construyeron alrededor de 5.500 máquinas durante este período de sesenta años; El 40% de la producción se vendió en Francia y el resto se exportó. [13]
La fabricación estuvo a cargo de:
Durante la primera parte de la fabricación, Thomas diferenciaba las máquinas por capacidad y, por tanto, daba el mismo número de serie a máquinas de diferentes capacidades. Corrigió esto en 1863, dándole a cada máquina su propio número de serie único comenzando con un número de serie de 500. Es por eso que no hay ninguna máquina con un número de serie entre 200 y 500.
De 1863 a 1907 los números de serie fueron consecutivos (de 500 a 4000) luego, después de patentar un mecanismo de puesta a cero rápida en 1907, Veuve L. Payen inició un nuevo esquema de numeración en 500 (el número de aritmómetros que había construido con el antiguo esquema). y tenía el número de serie 1700 cuando vendió el negocio a Alphonse Darras en 1915. Alphonse Darras volvió a los números de serie antiguos (aunque añadió aproximadamente el número de máquinas fabricadas por Veuve L. Payen) y reinició en 5500.
Un artículo publicado en enero de 1857 en The Gentleman's Magazine lo describe mejor:
El aritmómetro del señor Thomas puede utilizarse sin el menor problema ni posibilidad de error, no sólo para la suma, la resta, la multiplicación y la división, sino también para operaciones mucho más complejas, como la extracción de la raíz cuadrada, la involución, la resolución de triangulos,etc.
En dieciocho segundos se multiplica ocho cifras por otras ocho; una división de dieciséis cifras entre ocho cifras, en veinticuatro segundos; y en un minuto y cuarto se puede extraer la raíz cuadrada de dieciséis cifras, y además comprobar la exactitud del cálculo.
El funcionamiento de este instrumento es, sin embargo, muy sencillo. Subir o bajar una tuerca-tornillo, girar varias veces un cabrestante y, mediante un botón, deslizar una placa de metal de izquierda a derecha, o de derecha a izquierda, es todo el secreto.
En lugar de simplemente reproducir las operaciones de la inteligencia del hombre, el aritmómetro libera a esa inteligencia de la necesidad de realizar las operaciones. En lugar de repetir las respuestas que se le dictan, este instrumento dicta instantáneamente la respuesta adecuada al hombre que le hace una pregunta.
No es materia que produce efectos materiales, sino materia que piensa, reflexiona, razona, calcula y ejecuta todas las operaciones aritméticas más difíciles y complicadas con una rapidez e infalibilidad que desafía a todas las calculadoras del mundo.
El aritmómetro es, además, un instrumento sencillo, de muy poco volumen y fácilmente transportable. Ya se utiliza en muchos grandes establecimientos financieros, donde se logra una economía considerable gracias a su empleo.Pronto se considerará indispensable y se utilizará tan generalmente como un reloj, que antes sólo se veía en los palacios y ahora se encuentra en todas las cabañas. [22]
Los distintos modelos tenían capacidades de 10, 12, 16 y 20 dígitos, lo que arrojaba resultados que oscilaban entre 10 mil millones (menos 1) y 100 quintillones (menos 1) . Sólo se construyeron dos máquinas fuera de esta gama:
Los últimos aritmómetros de 10 dígitos se construyeron en 1863 con los números de serie 500–549. Después de esto, las máquinas más pequeñas eran las de 12 dígitos.
Todas las máquinas, independientemente de su capacidad, tenían aproximadamente 7 pulgadas (18 cm) de ancho y de 4 a 6 pulgadas (10 a 15 cm) de alto (las más altas tenían un mecanismo de inclinación). Una máquina de 20 dígitos medía 70 cm (2 pies 4 pulgadas) de largo, mientras que la longitud de una máquina de 10 dígitos medía alrededor de 45 cm (1 pie 6 pulgadas).
Un aritmómetro de 12 dígitos se vendía por 300 francos en 1853, lo que equivalía a 30 veces el precio de un libro de tablas de logaritmos y 1.500 veces el de un sello de primera clase (20 céntimos de francés), pero, a diferencia de un libro de tablas de logaritmos, era lo suficientemente simple como para que un operador sin ninguna calificación especial lo utilizara durante horas. [25]
Un anuncio extraído de una revista publicada en 1855 muestra que una máquina de 10 dígitos se vendía por 250 francos y una máquina de 16 dígitos se vendía por 500 francos. [26]
En 1856, Thomas de Colmar estimó que había gastado 300.000 francos de su propio dinero durante los treinta años que perfeccionó su invento. [27]
El aritmómetro es un instrumento de metal alojado en una caja de madera, a menudo de roble o caoba y, para los más antiguos, de ébano (macizo o chapado). El instrumento en sí está dividido en dos partes.
La parte inferior está compuesta por un conjunto de controles deslizantes que se utilizan para ingresar el valor de los operandos. A su izquierda hay una palanca de control que permite seleccionar la operación actual, es decir, Suma/Multiplicación o Resta/División . Una manivela ubicada a la derecha de los controles deslizantes se utiliza para ejecutar la operación seleccionada por la palanca de control.
La parte superior es un carro móvil compuesto por dos registros de visualización y dos botones de reinicio. El registro de visualización superior contiene el resultado de la operación anterior y actúa como acumulador de la operación actual. Cada comando suma o resta el número inscrito en los controles deslizantes a la parte del acumulador directamente encima de él. El registro de visualización inferior cuenta el número de operaciones realizadas en cada índice, por lo tanto muestra el multiplicador al final de una multiplicación y el cociente al final de una división.
Cada número del acumulador se puede configurar individualmente con una perilla situada justo debajo. Esta característica es opcional para el registro del contador de operaciones.
El acumulador y el contador de resultados se encuentran entre dos botones que sirven para restablecer su contenido a la vez. El botón izquierdo reinicia el acumulador, el botón derecho reinicia el contador de operaciones. Estos botones también se utilizan como manijas al levantar y deslizar el carro.
La animación lateral muestra una rueda de Leibniz de nueve dientes acoplada a una rueda de conteo roja. La rueda de conteo está posicionada para engranar con tres dientes en cada rotación y por lo tanto sumaría o restaría 3 del contador en cada rotación.
El motor de cálculo de un aritmómetro tiene un conjunto de ruedas Leibniz unidas y acopladas a una manivela. Cada vuelta de la manivela hace girar todas las ruedas de Leibniz una vuelta completa. Los controles deslizantes de entrada mueven las ruedas contadoras hacia arriba y hacia abajo sobre las ruedas Leibniz, que a su vez están unidas por un mecanismo de transporte.
En el aritmómetro las ruedas de Leibniz siempre giran en la misma dirección. La diferencia entre suma y resta se logra mediante un inversor operado por la palanca de ejecución y ubicado en el carro de visualización móvil.
Primero levante el carro utilizando los botones de reinicio ubicados en sus extremos, luego deslícelo. Inicialmente el carro sólo se puede mover hacia la derecha. Suéltalo cuando esté por encima del índice que desees (unidades, decenas, centenas,...).
Primero levante el carro utilizando los botones de reinicio ubicados en sus extremos, luego gírelos para restablecer los registros del display. El botón izquierdo reinicia el acumulador, el botón derecho reinicia el contador de operaciones.
Coloque la palanca de control en Suma/Multiplicación y restablezca los registros de visualización. Cada giro de la palanca de ejecución suma el número de los controles deslizantes al acumulador. Entonces ingrese el primer número y gire la palanca una vez (lo suma a cero), luego ingrese el segundo número y gire la palanca una vez más.
Coloque la palanca de control en Suma/Multiplicación y restablezca los registros de visualización. Para multiplicar 921 por 328, primero ingrese 921 en los controles deslizantes de entrada y luego gire la palanca de ejecución 8 veces. El acumulador muestra 7,368 y el contador de operaciones muestra 8. Ahora, mueva el carro hacia la derecha una vez y gire la palanca 2 veces, el acumulador muestra 25,788 y el contador de operaciones muestra 28. Mueva el carro una última vez hacia la derecha y gire el palanca 3 veces, en el acumulador aparece el producto 302.088 y en el contador de operaciones aparece el multiplicador 328.
Coloque la palanca de control en Resta/División . Levante el carro, luego reinicie los registros de visualización e ingrese el minuendo, justificado a la derecha, en el acumulador usando las perillas correspondientes. Baje el carro a su posición predeterminada y luego coloque el sustraendo en los controles deslizantes de entrada y gire la palanca de ejecución una vez.
Coloque la palanca de control en Resta/División y coloque el divisor en los controles deslizantes de entrada. Mientras mantiene el carro levantado, reinicie los registros de visualización, establezca el dividendo, justificado a la derecha, utilizando los mandos correspondientes y mueva el carro de modo que el número más alto del dividendo corresponda al número más alto del divisor. Baje el carro y luego gire la palanca de ejecución tantas veces como sea necesario hasta que el número situado encima del divisor sea menor que el divisor, luego mueva el carro una vez hacia la izquierda y repita esta operación hasta que el carro vuelva a su posición predeterminada y el número en el acumulador es menor que el divisor, entonces el cociente quedará en el contador de operaciones y el resto será lo que sobra en el acumulador.
Para aumentar la precisión de la división decimal, agregue tantos ceros como sea necesario a la derecha del dividendo, pero ingréselo justificado a la derecha y luego proceda como con una división entera. Es importante saber dónde está el punto decimal al leer el cociente (algunos marcadores, primero de marfil y luego de metal, normalmente se vendían con la máquina y se utilizaban para este fin).
En 1885, Joseph Edmondson de Halifax , Reino Unido, patentó su 'Calculadora circular', esencialmente un aritmómetro de 20 dígitos con un carro circular (las diapositivas están dispuestas radialmente a su alrededor) en lugar del carro deslizante recto. Una ventaja de esto fue que el carro siempre permanecía dentro de la huella (para usar un término moderno) de la máquina en lugar de sobresalir de la caja a un lado cuando se usaban los decimales más altos. Otra era que se podía hacer un cálculo de hasta diez lugares, usando la mitad de la circunferencia del carro, y luego girar el carro 180°; el resultado del cálculo se fijaba en su lugar mediante puntas de latón montadas en el marco, y uno podía dejarlo allí mientras se hacía un cálculo completamente nuevo utilizando el nuevo conjunto de ventanas de visualización ahora alineadas con los controles deslizantes. Por tanto, se podría decir que la máquina tiene una memoria rudimentaria. Consulte el sitio web Rechenmaschinen-Illustrated ( enlaces externos a continuación) para ver imágenes y una descripción.
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Medios relacionados con el aritmómetro en Wikimedia Commons