Un rompecabezas mecánico es un rompecabezas presentado como un conjunto de piezas entrelazadas mecánicamente en el que la solución es manipular el objeto completo o partes del mismo. Si bien la humanidad ha utilizado rompecabezas de este tipo ya en el siglo III a. C., uno de los rompecabezas mecánicos más conocidos de la actualidad es el Cubo de Rubik , inventado por el arquitecto húngaro Ernő Rubik en 1974. Los rompecabezas son típicamente Diseñado para un solo jugador, donde el objetivo es que el jugador descubra el principio del objeto, en lugar de encontrar accidentalmente la solución correcta mediante prueba y error . Teniendo esto en cuenta, a menudo se utilizan como prueba de inteligencia o en el entrenamiento de resolución de problemas .
El rompecabezas mecánico más antiguo que se conoce procede 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 se fabricaban "cerraduras de rompecabezas" ya en el siglo XVII d.C.
El siguiente caso conocido de acertijos se produjo en Japón . En 1742 se menciona en un libro un juego llamado "Sei Shona-gon Chie No-Ita". Hacia el año 1800 se popularizó el rompecabezas Tangram procedente de China , y 20 años más tarde se había extendido por Europa y América.
La empresa Richter de Rudolstadt comenzó a producir grandes cantidades de rompecabezas tipo Tangram de diferentes formas, los llamados "rompecabezas Anker" alrededor de 1891.
En 1893, Angelo John Lewis, utilizando el seudónimo de "Profesor Hoffman", escribió un libro llamado Puzzles; Viejo y nuevo . Contenía, entre otras cosas, más de 40 descripciones de acertijos con mecanismos de apertura secretos. Este libro se convirtió en una obra de referencia para juegos de rompecabezas y existen copias modernas para aquellos interesados.
El comienzo del siglo XX fue una época en la que los rompecabezas estuvieron muy de moda y se registraron las primeras patentes de rompecabezas.
Con la invención de los polímeros modernos , la fabricación de muchos rompecabezas se volvió más fácil y económica.
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 su colección, exposiciones, publicaciones y comunicaciones.
En esta categoría, el rompecabezas está presente en forma de componentes y el objetivo es producir una forma determinada. 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 es necesario disponer 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 de lados en una caja de longitud de lados , sujeto a dos restricciones:
Una posibilidad sería que la caja tendría que tener unas dimensiones de 60×60×60.
Las herramientas modernas, como las cortadoras láser, permiten la creación de complejos rompecabezas bidimensionales de madera o plástico acrílico. En los últimos tiempos esto se ha vuelto predominante y se han diseñado rompecabezas 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 unas sobre otras. El objetivo es crear un patrón, imagen o combinación de colores específicos 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.
Un rompecabezas piramidal consta de dos o más piezas que encajan entre sí para crear una pirámide. [1] [2] 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 de ellas en posición vertical para completar la pirámide tetraédrica de cuatro caras. [3] También hay rompecabezas piramidales de cuatro piezas. [4] [5]
Los acertijos de esta categoría generalmente se resuelven abriéndolos o dividiéndolos en piezas. Esto incluye aquellos rompecabezas con mecanismos de apertura secretos, que deben abrirse mediante prueba y error . Además, también se consideran parte de esta categoría los rompecabezas que constan de varias piezas de metal unidas entre sí de alguna manera.
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 reside en la forma de las piezas entrelazadas: las superficies de contacto son cónicas y, por tanto, sólo se pueden retirar en una dirección. Sin embargo, cada pieza tiene dos conos inclinados opuestamente que se acoplan con las dos piezas contiguas de modo que la pieza no se puede retirar en ninguna dirección.
En esta categoría se incluyen las cajas llamadas cajas secretas o cajas rompecabezas con mecanismos de apertura secretos, muy populares en Japón. Estos ataúdes contienen mecanismos de apertura más o menos complejos, generalmente invisibles, que revelan un pequeño espacio hueco al abrirse. Existe una gran variedad de mecanismos de apertura, como paneles apenas visibles que hay que desplazar, mecanismos de inclinación, cerraduras magnéticas, pasadores móviles que hay que girar hasta una determinada posición hacia arriba e incluso cerraduras de tiempo en las que hay que sujetar un objeto. en una posición determinada hasta que un líquido haya llenado un recipiente determinado.
En un rompecabezas entrelazado, una o más piezas mantienen unidas al 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 resultar difíciles; a diferencia de los rompecabezas de montaje, estos no suelen desmoronarse fácilmente. El nivel de dificultad suele evaluarse en términos del número de movimientos necesarios para eliminar 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. [6] [7] 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 con 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.
Con la ayuda de las computadoras, fue posible analizar conjuntos completos de juegos jugados. Este proceso lo inició Bill Cutler con su análisis de todos los nudos de madera chinos. Desde octubre de 1987 hasta agosto de 1990 se analizaron por ordenador las 35.657.131.235 variaciones diferentes. Con formas diferentes a las de la cruz china, el nivel de dificultad alcanzaba niveles de hasta 100 movimientos para retirar la primera pieza, una escala que a los humanos les costaría entender. La culminación de este desarrollo es un rompecabezas en el que la suma de unas pocas piezas duplica el número de movimientos. Antes de la publicación en 2003 del RD Design Project de Owen, Charnley y Strickland, las computadoras no podían analizar eficientemente los rompecabezas sin ángulos rectos.
Stewart Coffin ha estado creando rompecabezas basados en el dodecaedro rómbico desde la década de 1960. Estos utilizaban tiras con seis o tres bordes. Este tipo de rompecabezas suelen tener componentes extremadamente irregulares, que sólo se unen de forma regular en el último paso. Además, los ángulos de 60° permiten diseños en los que es necesario mover varios objetos al mismo tiempo. El rompecabezas "Rosebud" es un buen ejemplo de esto: en este rompecabezas hay que mover 6 piezas desde una posición extrema, en la que sólo se tocan en las esquinas, hasta el centro del objeto terminado.
En los rompecabezas de este tipo, el objetivo es desenredar un lazo de metal o de cuerda de un objeto. La topología juega un papel importante en estos acertijos. La imagen muestra una versión del rompecabezas derringer. Aunque simple en apariencia, es bastante desafiante: la mayoría de los sitios de rompecabezas lo clasifican entre los más difíciles. [ cita necesaria ]
Los Vexiers son un tipo diferente de rompecabezas para desenredar: se deben desenredar dos o más cables metálicos que han sido entrelazados. Estos también se difundieron con la moda general de los rompecabezas a finales del siglo XIX. Un gran número de los Vexiers que todavía se encuentran disponibles en la actualidad proceden de esta época.
Los llamados rompecabezas de anillos, de los que forman parte los anillos chinos, son un tipo diferente de Vexier. En estos rompecabezas hay que desenredar un largo lazo de alambre de una red de anillos y alambres. El número de pasos necesarios para una solución a menudo tiene una relación exponencial con el número de bucles del rompecabezas. El tipo común, que conecta los anillos a una barra con cuerdas (o equivalentes de metal suelto) tiene un patrón de movimiento idéntico al código binario Gray, en el que sólo un bit cambia de una palabra de código en relación con su vecino inmediato.
Un rompecabezas digno de mención, conocido como los anillos chinos, los anillos de Cardan, el Baguenaudier o el rompecabezas del Renacimiento, fue mencionado alrededor del año 1500 como el Problema 107 del manuscrito De Viribus Quantitatis de Luca Pacioli . Girolamo Cardano vuelve a hacer referencia al rompecabezas en la edición de 1550 de su libro De subtililate . Aunque el rompecabezas es del tipo de desenredo, también tiene atributos de rompecabezas mecánicos y la solución se puede derivar como un procedimiento matemático binario.
Los anillos chinos están asociados con la leyenda 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 , fabricados en acero, se basan en ejercicios de forja que proporcionaban una buena práctica a los aprendices de herrero. [8]
Niels Bohr utilizó rompecabezas de desenredo llamados Tangloides para demostrar las propiedades del giro a sus alumnos.
El objetivo en este género particular de rompecabezas es doblar una hoja de papel impresa de tal manera que se obtenga una imagen objetivo. En principio, la Magia de Rubik podría incluirse en esta categoría. En la imagen se muestra un mejor ejemplo. La tarea consiste en 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 folletos plegables y los mapas de ciudades. A pesar de la dirección de plegado a menudo visible en los puntos de plegado, puede resultar extraordinariamente difícil devolver el papel a su forma original. 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.
Estos rompecabezas, también llamados cerraduras trucadas , son cerraduras (a menudo candados ) que tienen un mecanismo de bloqueo inusual. El objetivo es abrir la cerradura. Si le dan una llave, ésta no abrirá la cerradura de la forma convencional. Para algunas cerraduras puede resultar más difícil restablecer la situación original.
Se trata de vasos "con un toque especial". 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 por una abertura en el fondo. En el siglo IX se describieron en detalle varios recipientes 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 dentro del recipiente, pero no fuera de él. Oculto al ojo del rompecabezas, hay un pequeño conducto tubular que recorre todo el camino a través de la empuñadura y a lo largo del borde superior del contenedor 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 aspirando la boquilla.
Otros ejemplos incluyen la taza para jugar y la corona de la olla.
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 formado por dos piezas entrelazadas en cuatro lugares mediante vínculos aparentemente inseparables. Las soluciones a estos problemas se encuentran en diferentes lugares. Hay todo tipo de objetos que encajan en esta descripción: " botellas imposibles " que contienen objetos demasiado grandes, monedas japonesas perforadas con flechas y anillos de madera, esferas de madera en un marco de madera con aberturas demasiado pequeñas y muchos más.
La manzana y la flecha de la imagen están hechas de una pieza de madera cada una. De hecho, el agujero es demasiado pequeño para pasar la flecha a través de él y no hay signos de pegado.
Los juegos enumerados en esta categoría no son estrictamente rompecabezas como tales, ya que aquí la destreza y la resistencia son más importantes. A menudo, el objetivo es inclinar una caja provista de una tapa transparente de la manera adecuada para provocar que una o más bolitas caigan en los agujeros.
Los rompecabezas de esta categoría requieren una manipulación repetida del rompecabezas para lograr que alcance una determinada condición objetivo. 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 hay que deslizar una o más piezas hasta la posición correcta, de los cuales el N-puzzle es el más conocido. Rush Hour o Sokoban son otros ejemplos.
El Cubo de Rubik provocó un auge sin precedentes en 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 pueden crear una variedad de rompecabezas con la misma forma básica. Además, se pueden obtener más rompecabezas cúbicos quitando una capa de un cubo. Estos rompecabezas cúbicos toman formas irregulares cuando se manipulan.
La imagen muestra otro ejemplo menos conocido de este tipo de rompecabezas. Es bastante fácil y aún se puede resolver con un poco de prueba y error y unas cuantas notas, a diferencia del cubo de Rubik, que es demasiado difícil de resolver simplemente mediante prueba.
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.
Este artículo se basa en gran medida en el artículo correspondiente de la Wikipedia alemana.
