Quebra-cabeça mecânico - Mechanical puzzle

Design de quebra-cabeça mecânico de W. Altekruse, patenteado em 1890. O quebra-cabeça consiste em doze peças idênticas que devem ser encaixadas.

Um quebra - cabeça mecânico é um quebra - cabeça apresentado como um conjunto de peças mecanicamente interligadas em que a solução é manipular todo o objeto ou partes dele. Um dos quebra-cabeças mecânicos mais conhecidos é o Cubo de Rubik , inventado pelo arquiteto húngaro Ernő Rubik em 1974. Os quebra-cabeças são projetados principalmente para um único jogador, onde o objetivo é que o jogador veja através do princípio do objeto, não tanto que acidentalmente chegam à solução certa por tentativa e erro . Com isso em mente, eles são freqüentemente usados ​​como um teste de inteligência ou no treinamento de solução de problemas .

História

O quebra-cabeça mecânico mais antigo conhecido vem da Grécia e apareceu no século 3 aC. O jogo consiste em um quadrado dividido em 14 partes, e o objetivo era criar formas diferentes a partir dessas peças. Isto não é fácil de fazer. (ver Ostomachion loculus Archimedius)

No Irã, "travas-quebra-cabeça" foram feitas já no século 17 DC.

A próxima ocorrência conhecida de quebra-cabeças é no Japão . Em 1742 há uma menção a um jogo chamado "Sei Shona-gon Chie No-Ita" em um livro. Por volta do ano 1800, o quebra-cabeça Tangram da China tornou-se popular e, 20 anos depois, ele se espalhou pela Europa e América.

A empresa Richter de Rudolstadt começou a produzir grandes quantidades de quebra-cabeças tipo Tangram de diferentes formas, os chamados "quebra-cabeças Anker" por volta de 1891.


Em 1893, Angelo John Lewis , usando o pseudônimo de "Professor Hoffman", escreveu um livro chamado Puzzles; Velho e novo . Continha, entre outras coisas, mais de 40 descrições de quebra-cabeças com mecanismos de abertura secretos. Este livro tornou-se uma obra de referência para jogos de quebra-cabeça e existem cópias modernas para os interessados.

O início do século 20 foi uma época em que os quebra-cabeças estavam na moda e as primeiras patentes de quebra-cabeças foram registradas.

Com a invenção dos polímeros modernos , a fabricação de muitos quebra-cabeças tornou-se mais fácil e barata.

Em 1993, Jerry Slocum fundou a Slocum Puzzle Foundation, uma organização sem fins lucrativos dedicada a educar o público sobre os quebra-cabeças por meio da coleta de quebra-cabeças, exposições, publicações e comunicações.

Categorias

conjunto

Nesta categoria, o quebra-cabeça está presente na forma de componentes, e o objetivo é produzir uma determinada forma. O cubo Soma feito por Piet Hein , o Pentomino de Solomon Golomb e os já mencionados puzzles Tangram e "Anker-puzzles" são todos exemplos deste tipo de puzzle. Além disso, os problemas em que várias peças devem ser dispostas de modo a caber em uma caixa (aparentemente muito pequena) também são classificados nesta categoria.

A imagem mostra um exemplo do quebra-cabeça de embalagem de Hoffman . O objetivo é embalar 27 cubóides com comprimentos laterais A, B, C em uma caixa de comprimento lateral A + B + C, sujeito a duas restrições:

1) A, B, C não devem ser iguais
2) O menor de A, B, C deve ser maior que

Uma possibilidade seria A = 18, B = 20, C = 22 - a caixa teria então que ter as dimensões 60 × 60 × 60.

Ferramentas modernas, como cortadores a laser, permitem a criação de quebra-cabeças bidimensionais complexos feitos de madeira ou plástico acrílico. Recentemente, isso se tornou predominante e quebra-cabeças de geometria extraordinariamente decorativa foram projetados. Isso faz uso de uma infinidade de maneiras de subdividir áreas em formas repetidas .

Os computadores auxiliam no design de novos quebra-cabeças. Um computador permite uma busca exaustiva por uma solução - com sua ajuda, um quebra-cabeça pode ser projetado de forma que tenha o menor número possível de soluções, ou uma solução que requeira o maior número de etapas possíveis. A consequência é que resolver o quebra-cabeça pode ser muito difícil.

O uso de materiais transparentes permite a criação de quebra-cabeças, nos quais as peças devem ser empilhadas umas sobre as outras. O objetivo é criar um padrão, imagem ou esquema de cores específico na solução. Por exemplo, um quebra-cabeça consiste em vários discos em que seções angulares de tamanhos variados são coloridas de forma diferente. Os discos devem ser empilhados de forma a criar um círculo de cores (vermelho-> azul-> verde-> vermelho) ao redor dos discos.

Quebra-cabeças de pirâmide

Um quebra-cabeça de pirâmide consiste em duas ou mais peças componentes que se encaixam para criar uma pirâmide. Os quebra-cabeças de pirâmide de duas peças não podem formar uma pirâmide regular e só podem formar uma pirâmide de tetraedro de 4 faces. A solução envolve enfrentar as faces quadradas uma da outra e torcer uma na vertical para completar a pirâmide tetraedrônica de quatro faces. Existem também quebra-cabeças de pirâmide de quatro peças.

Desmontagem

Quebra-cabeças de desmontagem

Os quebra-cabeças nesta categoria geralmente são resolvidos abrindo-os ou dividindo-os em pedaços. Isso inclui os quebra-cabeças com mecanismos de abertura secretos, que devem ser abertos por tentativa e erro . Além disso, os quebra-cabeças que consistem em várias peças de metal ligadas entre si de alguma forma também são considerados parte desta categoria.

Os dois quebra-cabeças mostrados na imagem são especialmente bons para reuniões sociais, pois parecem ser facilmente desmontáveis, mas na realidade muitas pessoas não conseguem resolvê-los. O problema aqui está na forma das peças interligadas - as superfícies correspondentes são cônicas e, portanto, só podem ser removidas em uma direção. No entanto, cada peça tem dois cones com inclinações opostas que se encaixam nas duas peças adjacentes, de modo que a peça não pode ser removida em nenhuma direção.

Caixas chamadas de caixas secretas ou caixas de quebra - cabeça com mecanismos de abertura secretos, extremamente populares no Japão, estão incluídas nesta categoria. Esses caixões contêm mecanismos de abertura mais ou menos complexos, geralmente invisíveis, que revelam um pequeno espaço oco na abertura. Há uma grande variedade de mecanismos de abertura, como painéis dificilmente visíveis que precisam ser deslocados, mecanismos de inclinação, travas magnéticas, pinos móveis que precisam ser girados para uma determinada posição e até travas temporais em que um objeto deve ser mantido em uma determinada posição até que um líquido encha um determinado recipiente.

Intertravamento

O nó de madeira chinês, um notório quebra-cabeça entrelaçado. Nesta versão específica projetada por Bill Cutler , cinco movimentos são necessários antes que a primeira peça possa ser removida.

Em um quebra-cabeça interligado, uma ou mais peças mantêm o resto unido, ou as peças são mutuamente autossustentáveis. O objetivo é desmontar completamente e depois remontar o quebra-cabeça. Tanto a montagem quanto a desmontagem podem ser difíceis - ao contrário dos quebra-cabeças de montagem, esses quebra-cabeças geralmente não se desfazem facilmente. O nível de dificuldade é geralmente avaliado em termos do número de movimentos necessários para remover a primeira peça do quebra-cabeça inicial. Os quebra-cabeças posteriores introduziram elementos de rotação.

A história conhecida desses quebra-cabeças remonta ao início do século XVIII. Em 1803, um catálogo de "Bastelmeier" continha dois quebra-cabeças desse tipo. O livro de quebra-cabeças do Professor Hoffman mencionado acima também continha dois quebra-cabeças interligados.

No início do século 19, os japoneses conquistaram o mercado desses quebra-cabeças. Eles desenvolveram uma infinidade de jogos em todos os tipos de formas diferentes - animais, casas e outros objetos - enquanto o desenvolvimento no mundo ocidental girava principalmente em torno de formas geométricas.

Um quebra-cabeça Burr sendo desmontado

Com o auxílio de computadores, foi possível analisar conjuntos completos de jogos disputados. Esse processo foi iniciado por Bill Cutler com sua análise de todos os nós de madeira chineses. De outubro de 1987 a agosto de 1990, todas as 35.657.131.235 variações diferentes foram analisadas por computador. Com formas diferentes da cruz chinesa, o nível de dificuldade alcançou níveis de até 100 movimentos para a primeira peça a ser removida, uma escala que os humanos teriam dificuldade para agarrar. O pico desse desenvolvimento é um quebra-cabeça no qual a adição de algumas peças dobra o número de movimentos. Antes da publicação de 2003 do RD Design Project por Owen, Charnley e Strickland, os quebra-cabeças sem ângulos retos não podiam ser analisados ​​de forma eficiente por computadores.

Stewart Coffin cria quebra-cabeças baseados no dodecaedro rômbico desde 1960. Faziam uso de tiras com seis ou três arestas. Esses tipos de quebra-cabeças costumam ter componentes extremamente irregulares, que se juntam de forma regular apenas na última etapa. Além disso, os ângulos de 60 ° permitem designs nos quais vários objetos devem ser movidos ao mesmo tempo. O quebra-cabeça "Rosebud" é um excelente exemplo disso: neste quebra-cabeça, 6 peças devem ser movidas de uma posição extrema, na qual estão apenas se tocando nos cantos, para o centro do objeto concluído.

Desemaranhamento

Um quebra-cabeça de desemaranhamento. O objetivo é remover o barbante com as duas bolas da construção de arame.

Para quebra-cabeças desse tipo, o objetivo é desenredar um laço de metal ou corda de um objeto. A topologia desempenha um papel importante nesses quebra-cabeças. A imagem mostra uma versão do quebra-cabeça derringer. Embora simples na aparência, é bastante desafiador - a maioria dos sites de quebra-cabeça o classifica entre os quebra-cabeças mais difíceis.

Vexiers são um tipo diferente de quebra-cabeça de desemaranhamento - dois ou mais fios de metal, que foram entrelaçados, devem ser desembaraçados. Eles também se espalharam com a mania geral dos quebra-cabeças no final do século XIX. Um grande número dos Vexiers ainda disponíveis hoje é originário desse período.

Os chamados quebra-cabeças de anéis, dos quais os anéis chineses fazem parte, são um tipo diferente de Vexier. Nesses quebra-cabeças, um longo laço de arame deve ser retirado de uma malha de anéis e arames. O número de etapas necessárias para uma solução geralmente tem uma relação exponencial com o número de loops no quebra-cabeça. O tipo comum, que conecta os anéis a uma barra com cordas (ou equivalentes de metal solto), tem um padrão de movimento idêntico ao código binário Gray, no qual apenas um bit muda de uma palavra de código em relação ao seu vizinho imediato.

Um quebra-cabeça digno de nota, conhecido como anéis chineses, anéis de Cardans, Baguenaudier ou o quebra-cabeça renascentista, foi mencionado em cerca de 1500 como o Problema 107 do manuscrito De Viribus Quantitatis de Luca Pacioli . O quebra-cabeça é novamente referido por Girolamo Cardano na edição de 1550 de seu livro De subtililate . Embora o quebra-cabeça seja do tipo desemaranhamento, ele também possui atributos de quebra-cabeça mecânicos, e a solução pode ser derivada como um procedimento matemático binário.

Os anéis chineses são associados ao conto de que, na Idade Média , os cavaleiros os davam às suas esposas de presente, para que na sua ausência pudessem preencher o tempo. Os quebra-cabeças de taberna , feitos de aço, são baseados em exercícios de forja que proporcionaram boas práticas para aprendizes de ferreiro.

Niels Bohr usou quebra-cabeças de desemaranhamento chamados Tangloids para demonstrar as propriedades do spin para seus alunos.

Dobrar

Exemplo de quebra-cabeça, criado por Vesa Timonen (2002)

O objetivo neste gênero específico de quebra-cabeças é dobrar uma folha de papel impressa de modo a obter uma imagem alvo. Em princípio, a Magia de Rubik poderia ser contada nesta categoria. Um exemplo melhor é mostrado na imagem. A tarefa é dobrar o pedaço de papel quadrado de forma que os quatro quadrados com os números fiquem lado a lado, sem lacunas, e formem um quadrado.

Outro quebra-cabeça dobrável são prospectos dobráveis ​​e mapas da cidade. Apesar da direção de dobra frequentemente visível nos pontos de dobra, pode ser extraordinariamente difícil colocar o papel de volta na forma com que veio originalmente. A razão pela qual esses mapas são difíceis de restaurar ao seu estado original é que as dobras são projetadas para uma máquina de dobrar papel, na qual as dobras ideais não são do tipo que uma pessoa comum tentaria usar.

Trancar

Esses quebra-cabeças, também chamados de travas de truque , são travas (geralmente cadeados ) que possuem um mecanismo de travamento incomum. O objetivo é abrir a fechadura. Se você receber uma chave, ela não abrirá a fechadura da maneira convencional. Para alguns bloqueios, pode ser mais difícil restaurar a situação original.

Embarcações de truque

Exemplo de uma embarcação de truque

Estes são vasos "com uma torção". O objetivo é beber ou servir de um recipiente sem derramar o líquido. Os contêineres de quebra-cabeça são uma forma antiga de jogo. Os gregos e fenícios faziam recipientes que tinham de ser enchidos por meio de uma abertura na parte inferior. No século 9, vários recipientes diferentes foram descritos em detalhes em um livro turco . No século 18, os chineses também produziram esses tipos de recipientes para bebidas.

Um exemplo é o jarro quebra - cabeça : o gargalo do recipiente tem muitos orifícios que permitem que o líquido seja despejado no recipiente, mas não fora dele. Oculto ao olho do quebra-cabeças, há um pequeno conduíte tubular que atravessa a alça e ao longo da borda superior do recipiente até o bocal. Se alguém bloquear a abertura na extremidade superior da empunhadura com um dedo, é possível beber o líquido do recipiente chupando o bico.

Outros exemplos incluem o copo fuddling e a coroa do pote .

Objetos impossíveis

Um objeto "impossível"

Objetos impossíveis são objetos que à primeira vista não parecem possíveis. O objeto impossível mais conhecido é o navio em uma garrafa . O objetivo é descobrir como esses objetos são feitos. Outro quebra-cabeça bem conhecido consiste em um cubo feito de duas peças interligadas em quatro lugares por elos aparentemente inseparáveis. As soluções para esses problemas podem ser encontradas em diferentes lugares. Existem todos os tipos de objetos que se enquadram nessa descrição - " garrafas impossíveis " que contêm objetos muito grandes, moedas japonesas com setas e anéis de madeira, esferas de madeira em uma moldura de madeira com aberturas muito pequenas e muito mais.

A maçã e a flecha da imagem são feitas de um pedaço de madeira cada. Na verdade, o orifício é muito pequeno para passar pela flecha e não há sinais de colagem.

Destreza

Ao inclinar a caixa, deve-se tentar conduzir a bola ao longo da linha e até o gol sem deixá-la cair em um dos muitos buracos estrategicamente colocados.

Os jogos listados nesta categoria não são estritamente quebra-cabeças, pois destreza e resistência são mais importantes aqui. Freqüentemente, o objetivo é inclinar uma caixa equipada com uma tampa transparente da maneira correta para fazer com que uma ou mais pequenas bolas caiam nos buracos.

Movimento sequencial

Um quebra-cabeça com o nome Skewb

Os quebra-cabeças nesta categoria requerem uma manipulação repetida do quebra-cabeça para levá-lo a uma determinada condição de alvo. Quebra-cabeças bem conhecidos desse tipo são o Cubo de Rubik e a Torre de Hanói . Esta categoria também inclui os quebra-cabeças em que uma ou mais peças devem ser colocadas na posição correta, dos quais o quebra-cabeça N é o mais conhecido. A hora do rush ou Sokoban são outros exemplos.

O Cubo de Rubik causou um boom sem precedentes nesta categoria. Um grande número de variantes foi produzido. Cubos de dimensões de 2 × 2 × 2 a 33 × 33 × 33 foram feitos, bem como muitas outras formas geométricas, como tetraédrica e dodecaédrica . Com uma orientação variável do eixo de rotação, uma variedade de quebra-cabeças com a mesma forma básica podem ser criados. Além disso, pode-se obter mais quebra-cabeças cuboidais removendo uma camada de um cubo. Esses quebra-cabeças cuboidais assumem formas irregulares quando são manipulados.

A imagem mostra outro exemplo menos conhecido desse tipo de quebra-cabeça. É tão fácil que ainda pode ser resolvido com um pouco de tentativa e erro, e algumas notas, ao contrário do Cubo de Rubik, que é muito difícil de resolver apenas por tentativa.

Simulado mecânico

Embora muitos jogos de computador e quebra-cabeças de computador simulem quebra-cabeças mecânicos, esses quebra-cabeças mecânicos simulados geralmente não são estritamente classificados como quebra-cabeças mecânicos.

Outros quebra-cabeças mecânicos notáveis

Veja também

Referências

  • Puzzles Old & New, do Professor Hoffmann, 1893
  • Puzzles Old and New, de Jerry Slocum & Jack Botermans, 1986
  • Novo livro de quebra-cabeças, de Jerry Slocum & Jack Botermans, 1992
  • Ingenious & Diabolical Puzzles, de Jerry Slocum & Jack Botermans, 1994
  • The Tangram Book, de Jerry Slocum, 2003
  • The 15 Puzzle, de Jerry Slocum & Dic Sonneveld, 2006

Este artigo baseia-se fortemente no artigo correspondente da Wikipedia alemã .