Una rueda es un componente giratorio (normalmente de forma circular) que está destinado a girar sobre un cojinete de eje . La rueda es uno de los componentes clave de la rueda y el eje , que es una de las seis máquinas simples . Las ruedas, junto con los ejes, permiten mover objetos pesados fácilmente, facilitando el movimiento o transporte mientras soportan una carga o realizan trabajos en máquinas. Las ruedas también se utilizan para otros fines, como el timón de barco , el volante , el torno de alfarero y el volante .
Se pueden encontrar ejemplos comunes en aplicaciones de transporte . Una rueda reduce la fricción facilitando el movimiento al rodar junto con el uso de ejes . Para que las ruedas giren, es necesario aplicar un momento a la rueda alrededor de su eje, ya sea por gravedad o por la aplicación de otra fuerza o par externo . Usando la rueda, los sumerios inventaron un dispositivo que hace girar la arcilla mientras un alfarero le da forma al objeto deseado.
La palabra inglesa rueda proviene de la palabra inglesa antigua hwēol , del protogermánico * hwehwlaz , del protoindoeuropeo * k w ék w los , [1] una forma extendida de la raíz * k w el- ' girar, moverse ' . Los cognados dentro del indoeuropeo incluyen el islandés hjól ' rueda, neumático ' , el griego κύκλος kúklos y el sánscrito chakra ; los dos últimos significan ' círculo ' o ' rueda ' . [2]
El lugar y la época de la invención de la rueda aún no están claros, porque los indicios más antiguos no garantizan la existencia de un verdadero transporte sobre ruedas o están fechados con demasiada dispersión [ se necesitan más explicaciones ] . [3] Varias fuentes, principalmente antiguas, atribuyen a la civilización mesopotámica la invención de la rueda. [4] [5] [6] Sin embargo, algunas fuentes recientes sugieren que se inventó de forma independiente tanto en Mesopotamia como en Europa del Este o atribuyen a los europeos del Este prehistóricos la invención de la rueda [7] [8] [9] [10] y que a diferencia de otros inventos revolucionarios, la rueda no puede atribuirse a uno ni a varios inventores. Se han encontrado pruebas del uso temprano de carros con ruedas en todo el Medio Oriente , Europa , Europa del Este , India y China . No se sabe si los chinos, los indios, los europeos e incluso los mesopotámicos inventaron la rueda de forma independiente o no. [11] [12]
La invención de la rueda de disco de madera maciza se remonta al Neolítico tardío y puede verse en conjunción con otros avances tecnológicos que dieron origen a la Edad del Bronce temprana . Esto implica el paso de varios milenios sin ruedas incluso después de la invención de la agricultura y de la alfarería , durante el Neolítico Cerámico .
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A la cultura Halaf de 6500-5100 a. C. a veces se le atribuye la representación más antigua de un vehículo con ruedas, pero esto es dudoso ya que no hay evidencia de que los halafianos usaran vehículos con ruedas o incluso tornos de cerámica. [13] Los precursores de los tornos de alfarería, conocidos como "tournettes" o "ruedas lentas", se conocían en Oriente Medio en el quinto milenio a.C. Uno de los primeros ejemplos fue descubierto en Tepe Pardis, Irán , y data del 5200 al 4700 a.C. Estaban hechos de piedra o arcilla y asegurados al suelo con una estaca en el centro, pero requerían un esfuerzo importante para girarlos. Los verdaderos tornos de alfarero, que giran libremente y tienen un mecanismo de rueda y eje , se desarrollaron en Mesopotamia ( Irak ) entre el 4200 y el 4000 a.C. [14] El ejemplo más antiguo que se conserva, que se encontró en Ur (hoy Irak ), data aproximadamente del 3100 a.C. [15] También se han encontrado ruedas de fechas inciertas en la civilización del valle del Indo , una civilización del cuarto milenio a. C. que cubre áreas de lo que hoy es India y Pakistán . [dieciséis]
La evidencia indirecta más antigua de movimiento de ruedas se encontró en forma de ruedas de arcilla en miniatura al norte del Mar Negro antes del 4000 a. C. Desde mediados del IV milenio a. C. en adelante, la evidencia se condensa en toda Europa en forma de coches de juguete, representaciones o rodadas; el hallazgo más antiguo en el norte de Alemania se remonta aproximadamente al 3400 a. C.. [17] [18] [19] En Mesopotamia , las representaciones de carros con ruedas encontradas en pictografías de tablillas de arcilla en el distrito de Eanna de Uruk , en la civilización sumeria , datan de c. 3500-3350 a. C. [20] En la segunda mitad del cuarto milenio a. C., aparecieron pruebas de vehículos con ruedas casi simultáneamente en el norte ( cultura Maykop ) y el sur del Cáucaso y en Europa del este ( cultura Cucuteni-Trypillian ).
Representaciones de un vehículo con ruedas aparecieron entre 3631 y 3380 a. C. en la vasija de barro Bronocice excavada en un asentamiento cultural Funnelbeaker en el sur de Polonia . [21] En la cercana Olszanica se construyó una puerta de 2,2 m de ancho para la entrada de vagones; Este granero tenía 40 m de largo con tres puertas, databa del 5000 a. C. (7000 años de antigüedad) y pertenecía a la cultura neolítica de la Cerámica Lineal . [ cita necesaria ] La evidencia sobreviviente de una combinación de rueda y eje, de Stare Gmajne cerca de Liubliana en Eslovenia ( Ljubljana Marshes Wooden Wheel ), está fechada dentro de dos desviaciones estándar entre 3340 y 3030 a. C., el eje entre 3360 y 3045 a. [22] Se conocen dos tipos de ruedas y ejes europeos del Neolítico temprano: un tipo de construcción de vagón circumalpino (la rueda y el eje giran juntos, como en la rueda de los pantanos de Ljubljana), y el de la cultura Baden en Hungría (el eje no gira). . Ambos datan de c. 3200-3000 a. C. [23] Algunos historiadores creen que hubo una difusión del vehículo con ruedas desde el Cercano Oriente a Europa alrededor de mediados del cuarto milenio a.C. [24]
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Las primeras ruedas eran simples discos de madera con un orificio para el eje. Algunas de las primeras ruedas se hicieron a partir de rodajas horizontales de troncos de árboles. Debido a la estructura desigual de la madera , una rueda hecha de una rodaja horizontal del tronco de un árbol tenderá a ser inferior a una hecha de piezas redondeadas de tablas longitudinales.
La rueda de radios se inventó más recientemente y permitió la construcción de vehículos más ligeros y rápidos. Los primeros ejemplos conocidos de ruedas de radios de madera se encuentran en el contexto de la cultura Sintashta , y datan de c. 2000 a. C. ( lago Krivoye ). Poco después, las culturas equinas de la región del Cáucaso utilizaron carros de guerra con ruedas de radios tirados por caballos durante la mayor parte de tres siglos. Se adentraron profundamente en la península griega, donde se unieron a los pueblos mediterráneos existentes para dar origen, eventualmente, a la Grecia clásica después de la ruptura del dominio minoico y las consolidaciones lideradas por Esparta y Atenas preclásicas . Los carros celtas introdujeron un aro de hierro alrededor de la rueda en el primer milenio a. C.
En China , se han encontrado huellas de ruedas que datan de alrededor del año 2200 a. C. en Pingliangtai, un sitio de la cultura Longshan . [25] También se encontraron huellas similares en Yanshi , una ciudad de la cultura Erlitou , que datan de alrededor del 1700 a.C. La evidencia más antigua de ruedas de radios en China proviene de Qinghai , en forma de dos cubos de rueda de un sitio que data de entre 2000 y 1500 a.C. [26]
En Gran Bretaña, en 2016 se descubrió una gran rueda de madera, que medía aproximadamente 1 m (3,3 pies) de diámetro, en el sitio de Must Farm en East Anglia. El espécimen, que data del 1100 al 800 a. C., representa el más completo y antiguo de sus tipo encontrado en Gran Bretaña. El cubo de la rueda también está presente. La columna de un caballo encontrada cerca sugiere que la rueda pudo haber sido parte de un carro tirado por caballos. La rueda se encontró en un asentamiento construido sobre pilotes sobre un humedal, lo que indica que el asentamiento tenía algún tipo de vínculo con la tierra firme. [27]
Aunque el uso a gran escala de ruedas no ocurrió en las Américas antes del contacto europeo , se han encontrado numerosos artefactos pequeños con ruedas, identificados como juguetes para niños, en sitios arqueológicos mexicanos, algunos de los cuales datan aproximadamente del 1500 a.C. [28] Algunos argumentan que el principal obstáculo para el desarrollo a gran escala de la rueda en las Américas fue la ausencia de animales grandes domesticados que pudieran usarse para tirar de carruajes con ruedas. [29] El pariente más cercano del ganado presente en América en la época precolombina, el bisonte americano , es difícil de domesticar y nunca fue domesticado por los nativos americanos; Varias especies de caballos existieron hasta hace unos 12.000 años, pero finalmente se extinguieron. [30] El único animal grande que fue domesticado en el hemisferio occidental, la llama , un animal de carga, no estaba físicamente preparado para ser utilizado como animal de tiro para tirar de vehículos con ruedas, [31] y el uso de la llama no se extendió mucho más allá de Los Andes en el momento de la llegada de los europeos.
Por otro lado, los mesoamericanos nunca desarrollaron la carretilla , el torno de alfarero , ni ningún otro objeto práctico con rueda o ruedas. [32] [33] Aunque está presente en varios juguetes, muy similares a los que se encuentran en todo el mundo y que todavía se fabrican para niños hoy en día ("juguetes de tirar"), [32] [33] la rueda nunca se puso en uso práctico en Mesoamérica antes del siglo XVI. [32] [33] Posiblemente lo más cerca que estuvieron los mayas de la rueda utilitaria fue el verticilo , y algunos estudiosos creen que estos juguetes se hicieron originalmente con verticilos y palos de huso como "ruedas" y "hachas". [33]
Los aborígenes australianos utilizaban tradicionalmente discos circulares enrollados por el suelo para practicar tiro al blanco. [34]
Los nubios posteriores al año 400 a. C. utilizaron ruedas para hilar cerámica y como ruedas hidráulicas . [35] Se cree que las ruedas hidráulicas de Nubia pueden haber sido impulsadas por bueyes. [36] También se sabe que los nubios utilizaban carros tirados por caballos importados de Egipto . [37]
A partir del siglo XVIII en África occidental, los vehículos con ruedas se utilizaron principalmente con fines ceremoniales en lugares como Dahomey . [38] La rueda apenas se utilizó para el transporte, con la excepción de Etiopía y Somalia en el África subsahariana hasta bien entrado el siglo XIX. [39] [38]
La rueda de radios se siguió utilizando sin modificaciones importantes hasta la década de 1870, cuando se inventaron las ruedas de radios y los neumáticos . [40] Los neumáticos pueden reducir en gran medida la resistencia a la rodadura y mejorar la comodidad. Los radios de alambre están bajo tensión, no compresión, lo que hace posible que la rueda sea rígida y ligera. Las primeras ruedas de alambres con radios radiales dieron origen a las ruedas de alambres con radios tangenciales, que se utilizaron ampliamente en los automóviles hasta finales del siglo XX. Las llantas de aleación fundida se utilizan ahora con mayor frecuencia; Las llantas de aleación forjada se utilizan cuando el peso es crítico.
La invención de la rueda también ha sido importante para la tecnología en general, aplicaciones importantes que incluyen la rueda hidráulica , la rueda dentada (ver también mecanismo de Antikythera ), la rueca y el astrolabio o torquetum . Los descendientes más modernos de la rueda incluyen la hélice , el motor a reacción , el volante ( giroscopio ) y la turbina .
Un vehículo con ruedas requiere mucho menos trabajo para moverse que simplemente arrastrar el mismo peso. La baja resistencia al movimiento se explica porque el trabajo de fricción realizado ya no se produce en la superficie por la que pasa el vehículo, sino en los cojinetes . En el caso más simple y antiguo, el rodamiento no es más que un orificio redondo por el que pasa el eje (un " cojinete liso "). Incluso con un cojinete liso, el trabajo de fricción se reduce considerablemente porque:
Ejemplo:
Se pierde energía adicional en la interfaz rueda-carretera. Esto se denomina resistencia a la rodadura y es predominantemente una pérdida por deformación. Depende de la naturaleza del terreno, del material de la rueda, de su inflado en el caso de un neumático, del par neto ejercido por el eventual motor y de muchos otros factores.
Una rueda también puede ofrecer ventajas al atravesar superficies irregulares si el radio de la rueda es suficientemente grande en comparación con las irregularidades.
La rueda por sí sola no es una máquina, pero cuando se une a un eje junto con un cojinete, forma la rueda y el eje , una de las máquinas simples . Una rueda motriz es un ejemplo de rueda y eje. Las ruedas son anteriores a las ruedas motrices en unos 6.000 años, y son en sí mismas una evolución del uso de troncos redondos como rodillos para mover una carga pesada, una práctica que se remonta a la prehistoria hasta el momento y no ha sido fechada.
La llanta es el "borde exterior de una rueda que sujeta el neumático". [41] Constituye el diseño circular exterior de la rueda en la que se monta el borde interior del neumático en vehículos como los automóviles . Por ejemplo, en una rueda de bicicleta , la llanta es un aro grande unido a los extremos exteriores de los radios de la rueda que sujeta el neumático y la cámara.
En el primer milenio a. C. se introdujo un borde de hierro alrededor de las ruedas de madera de los carros .
El cubo es el centro de la rueda y normalmente alberga un cojinete y es donde se unen los radios.
Una rueda sin buje (también conocida como rueda con llanta o rueda sin centro) es un tipo de rueda sin buje central. Más específicamente, el cubo es casi tan grande como la propia rueda. El eje es hueco y sigue la rueda con tolerancias muy estrechas .
Un radio es una de varias varillas que irradian desde el centro de una rueda (el cubo donde se conecta el eje ), conectando el cubo con la superficie de tracción redonda. El término originalmente se refería a porciones de un tronco que se habían dividido longitudinalmente en cuatro o seis secciones. Los miembros radiales de una rueda de carro se hicieron tallando un radio (de un tronco) hasta darle su forma final. Un Spokeshave es una herramienta desarrollada originalmente para este propósito. Con el tiempo, el término radio se aplicó más comúnmente al producto terminado del trabajo del carretero que a los materiales utilizados.
Las llantas de las ruedas de alambre (o "ruedas de radios de alambre") están conectadas a sus bujes mediante radios de alambre . Aunque estos alambres son generalmente más rígidos que un cable metálico típico , funcionan mecánicamente de la misma manera que los alambres flexibles tensados , manteniendo el borde firme mientras soportan las cargas aplicadas.
Las ruedas de alambre se utilizan en la mayoría de las bicicletas y todavía se utilizan en muchas motocicletas . Fueron inventados por el ingeniero aeronáutico George Cayley y James Starley los utilizó por primera vez en bicicletas . Un proceso de ensamblaje de ruedas de alambre se describe como construcción de ruedas .
Un neumático (en inglés americano e inglés canadiense ) o llanta (en algunas naciones de la Commonwealth como Reino Unido, India , Sudáfrica , Australia y Nueva Zelanda ) es una cubierta en forma de anillo que se ajusta alrededor de la llanta de una rueda para protegerla y permitir una mejor conducción del vehículo. rendimiento al proporcionar un cojín flexible que absorbe los impactos mientras mantiene la rueda en estrecho contacto con el suelo. La palabra en sí puede derivarse de la palabra "atar", que se refiere a la parte exterior del anillo de acero de una rueda de carro de madera que une los segmentos de madera (ver Etimología más arriba).
Los materiales fundamentales de los neumáticos modernos son el caucho sintético , el caucho natural , la tela y el alambre, junto con otros compuestos químicos. Consisten en una banda de rodadura y un cuerpo. La banda de rodadura proporciona tracción mientras que el cuerpo asegura soporte. Antes de que se inventara el caucho, las primeras versiones de neumáticos eran simplemente bandas de metal que se ajustaban alrededor de ruedas de madera para evitar el desgaste. Hoy en día, la gran mayoría de los neumáticos son estructuras neumáticas inflables , que comprenden un cuerpo en forma de rosquilla de cuerdas y alambres revestidos de caucho y generalmente llenos de aire comprimido para formar un cojín inflable. Los neumáticos se utilizan en muchos tipos de vehículos, como automóviles , bicicletas , motocicletas , camiones , excavadoras y aviones .
Las condiciones extremas todoterreno han dado lugar a la invención de varios tipos de cubiertas para ruedas, que pueden construirse como accesorios removibles o como cubiertas permanentes. Ruedas como esta ya no son necesariamente redondas ni tienen paneles que hacen que el área de contacto con el suelo sea plana.
Ejemplos incluyen:
Las ruedas de camiones y autobuses pueden bloquearse (dejar de girar) en determinadas circunstancias, como una falla del sistema de frenos. Para ayudar a detectar esto, a veces cuentan con "indicadores de rotación de las ruedas": tiras de plástico de colores adheridas a la llanta y que sobresalen de ella, de modo que el conductor puede verlas en los espejos retrovisores . Estos dispositivos fueron inventados y patentados en 1998 por el propietario de un taller de camiones canadiense. [45]
Si bien las ruedas se utilizan mucho para el transporte terrestre, existen alternativas, algunas de las cuales son adecuadas para terrenos donde las ruedas no son efectivas. Los métodos alternativos para el transporte terrestre sin ruedas incluyen:
La rueda se ha convertido también en una fuerte metáfora cultural y espiritual de un ciclo o repetición regular (ver chakra , reencarnación , Yin y Yang entre otros). Por ello y debido a la dificultad del terreno, los vehículos con ruedas estaban prohibidos en el antiguo Tíbet . En la antigua China, la rueda se consideraba un símbolo de salud y fuerza y algunas aldeas la utilizaban como herramienta para predecir la salud y el éxito futuros. El diámetro de la rueda es un indicador de la salud futura. El Kalachakra o rueda del tiempo también es un tema en algunas formas de budismo , junto con el dharmachakra . [46] [47]
La rueda alada es un símbolo de progreso, visto en muchos contextos, incluido el escudo de armas de Panamá , el logotipo de la Patrulla de Carreteras del Estado de Ohio y el Ferrocarril Estatal de Tailandia . La rueda es también la figura destacada de la bandera de la India . La rueda en este caso representa la ley ( dharma ). También aparece en la bandera del pueblo romaní , haciendo alusión a su historia nómada y sus orígenes indios.
La introducción de ruedas de radios ( carros ) en la Edad del Bronce Medio parece haber tenido cierto prestigio. La cruz solar parece tener un significado en la religión de la Edad del Bronce , reemplazando el concepto anterior de barcaza solar por el carro solar más "moderno" y tecnológicamente avanzado . La rueda también era un símbolo solar para los antiguos egipcios . [48]
En el uso moderno, la "invención de la rueda" puede considerarse como un símbolo de una de las primeras tecnologías de la civilización temprana, junto con la agricultura y la metalurgia, y por lo tanto usarse como punto de referencia para calificar el nivel de progreso social. [ cita necesaria ]
Algunos neopaganos, como los wiccanos, han adoptado la Rueda del Año en sus prácticas religiosas. [49]
No había carros con ruedas, ni siquiera carretillas.
Aunque se han encontrado juguetes y adornos con ruedas en sitios mesoamericanos, la rueda nunca tuvo un uso práctico.
Uno de los grandes enigmas tecnológicos de la historia económica del África subsahariana es que el transporte sobre ruedas apenas se utilizaba antes del período colonial.
En cambio, el transporte principal era el principal método de transporte.
