Historia de reglas de cálculo
Prólogo
En el siglo XVI, el diseño de ingeniería tal y como lo conocemos hoy en día, con su énfasis en mediciones precisas y tolerancias finamente calculadas, es impensable. Y, sin embargo, todo científico, matemático y alquimista siente que hay relaciones matemáticas fundamentales básicas que sustentan el mundo natural.
Las figuras preeminentes de la ciencia contribuyen a la creación de la regla de cálculo y la utilizan en su trabajo, incluidos Galileo, Napier, Gunter, Oughtred, Newton, Gauss, Watt, Priestley, Fulton, Fuller, Einstein, Fermi y Von Braun.
Un vistazo rápido a los primeros cinco de estos hombres cubre la creación y evolución inicial de la regla de cálculo.
Justo antes de la Regla de cálculo
Galileo Galilei populariza el sector a finales del siglo XVI. El sector es una regla graduada que utiliza fórmulas trigonométricas y una pinza para calcular cuadrados, cubos, recíprocos y tangentes de números. El diseño de Galileo del sector como herramienta matemática puede verse como el momento en que las ayudas de cálculo dejan de basarse en el recuento y, en cambio, explotan las relaciones más profundas entre los números. Su invento todavía se usa como ayuda a la navegación en el siglo XX, 300 años después.
John Napier avanza dramáticamente en la comprensión de las relaciones numéricas en 1614 con su invención de los logaritmos. Dado que los logaritmos son la base sobre la que se construye la regla de cálculo, su historia comienza con él. Su concepto inicial de simplificar los cálculos matemáticos a través de logaritmos hace posible la regla de cálculo tal como la conocemos hoy en día.
Cronología de la Regla de Cálculo
El propio Napier contribuye con los Huesos de Napier en 1617, calculando palos basados en el método de multiplicación de gelosia, o celosía. En 1620 Edmund Gunter de Londres hace una escala logarítmica recta y realiza multiplicación y división en ella con el uso de un conjunto de divisores, o calibradores.
En aproximadamente 1622 William Oughtred, un ministro anglicano-hoy reconocido como el inventor de la regla de cálculo-coloca dos de estas escalas una al lado de la otra y las desliza para leer las relaciones a distancia, multiplicándose y dividiéndose directamente. También desarrolla una regla de cálculo circular.
En 1675 Sir Isaac Newton resuelve ecuaciones cúbicas usando tres escalas logarítmicas paralelas y hace la primera sugerencia hacia el uso del cursor.
En 1677, dos años después de que Newton inventara el cursor, Henry Coggeshall perfecciona la regla de la madera y el carpintero. El cursor de Newton no se da cuenta en ese momento. La regla Coggeshall sigue siendo de uso común 200 años después. Su diseño y su estandarización mueven la regla de cálculo de una herramienta de investigación matemática a aplicaciones especializadas. A partir de 1683, Thomas Everard populariza la regla de medición, utilizada para determinar el contenido de barriles de cerveza, vino y licores y para calcular el impuesto especial sobre los mismos. Este diseño, creado por primera vez por William Oughtred en 1633, se usa ampliamente hasta bien entrado el siglo XIX.
En 1722, John Warner, un distribuidor de instrumentos de Londres, utiliza cuadrados y cubos scales.By 1790 James Boulton y James Watt están modificando las reglas de cálculo para mejorar su precisión y utilidad. Para 1799 su regla de cálculo del Soho ayuda a marcar el comienzo de la Revolución Industrial. Facilita el diseño y fabricación de su máquina seminal, la máquina de vapor.
En 1815, Peter Roget, un médico inglés (y autor del tesauro de Roget), inventa una escala log log, que utiliza para calcular raíces y poderes a cualquier número o fracción de los mismos. Se considera en ese momento como una curiosidad matemática. Cincuenta años después, los avances en ingeniería eléctrica, termodinámica, dinámica y estática, y química industrial hacen que estas escalas sean tan necesarias que se redescubran. En los próximos cincuenta años, aumentan de tres a seis a ocho escalas en la regla de cálculo, a medida que la ingeniería extiende su control sobre la computación moderna.
En 1851, un oficial de artillería francés llamado Amedee Mannheim estandariza un conjunto de cuatro escalas para los problemas de cálculo más comunes. Las cuatro escalas incluyen dos de doble longitud, llamadas A & B, para cuadrados y raíces cuadradas B y dos de una sola longitud, C & D, para multiplicación y división. Este juego de escalas se convierte en la base del diseño de reglas de cálculo para los próximos 100 años y lleva su nombre hoy en día. Su diseño y el uso de un cursor aceleran la eventual aceptación generalizada de esta característica.
A principios del siglo XIX, las primeras reglas de cálculo entraron en uso en los Estados Unidos. El ex presidente Thomas Jefferson tiene uno, y Joseph Priestley reconoce sus ventajas en su trabajo de química, que incluye el descubrimiento del oxígeno.
En 1870, Alemania produce dos gigantes del mundo de las reglas de cálculo, Dennert y Pape (fabricantes de Aristo), y Faber (más tarde Faber-Castell). Las contribuciones de Dennert y Pape de las escalas «engine divided» (grabadas) y el depósito estable de celuloide sobre la madera son revolucionarias.
La importancia de la regla de cálculo para la Revolución Industrial, y el impacto de la Revolución Industrial en la regla de cálculo, se demuestra por la proliferación de diseños. De 1625 a 1800, los primeros 175 años después de su invención, se registran un total de 40 tipos de reglas de cálculo, incluidos diseños circulares y espirales. En los próximos 100 años, de 1800 a 1899, se crearán 250 tipos y fabricantes de reglas de cálculo. Se registran más de 90 diseños en los primeros 10 años del siglo XX.
Las calculadoras cilíndricas con escalas logarítmicas extra largas fueron inventadas por George Fuller de Irlanda en 1878 y Edwin Thacher de Nueva York en 1881. La producción de la calculadora de Thacher pronto es asumida por una compañía de instrumentos de Hoboken, Nueva Jersey, Keuffel y Esser, que previamente había importado reglas de cálculo para la venta.
Una revolucionaria construcción de reglas lineales con escalas en la parte delantera y trasera y con un cursor que se refiere a todas las escalas simultáneamente, fue patentada en 1891 por William Cox, un invento que él llama la «regla de cálculo dúplex». Se vende por K& E.
Las básculas plegadas CF, DF y CIF se colocan en reglas de cálculo alrededor de 1900 para reducir la cantidad de movimiento y restablecimiento de la diapositiva.
Las escalas logarítmicas en tres secciones aparecen alrededor de 1901, lo que permite un cálculo muy preciso de potencias y raíces para cualquier número o fracción.
El siglo pasado de la Regla de Cálculol siglo XX
Nuestro siglo pasado no podría haberse construido sin la regla de cálculo, sin embargo, su evidencia directa falta casi por completo para el ojo desinformado.
En los Estados Unidos, Keuffel y Esser aprovechan con mayor éxito esta condición indispensable. Esta empresa pasa de importar reglas en la década de 1870 a construir un instrumento de cálculo complejo (la Calculadora Thacher) en la década de 1880 a fabricar sus propias reglas de cálculo en la década de 1890. Sus contribuciones son innumerables, incluyendo la escala CI, su devoción fanática a la precisión, su uso de escalas de colores y cursiva inclinada para ayudar en la dirección de lectura.
Jiro Hemmi adopta un camino diferente hacia el dominio del mercado en Japón. Hemmi experimenta sistemáticamente con materiales de base naturales y celuloide, asentándose en el bambú como núcleo, y combinándolo con una fabricación muy moderna (incluida la laminación de superficies de celuloide), lo que resulta en alta calidad y cantidad. En la década de 1960, Hemmi produce un millón de reglas de cálculo anuales.
Epílogo
La filosofía de la ingeniería sigue adelante. Y los triunfos del diseño del siglo XX se convierten en limitaciones para la regla de cálculo.
Einstein favorece una regla de cálculo de Nestler en su trabajo. Los accesos al puente Golden Gate y el perfil de empuje del cohete Redstone están diseñados con reglas de deslizamiento simples basadas en Rietz: Dietzgen Phillips 1725 de E. H. Lowry y Nestler 23 de Wernher Von Braun, respectivamente. Las reglas de cálculo de Pickett proporcionan energía computacional de emergencia a bordo de las misiones Apolo con su modelo N600-ES. El Pickett N3 y el N4 toman su lugar junto con el K&E Decilon y el Post Versalog en el diseño del avión de combate F16.
Pero el diseño estructural y los primeros principios en física buscan respuestas a cómo reaccionarán las estructuras a cargas y fuerzas cambiantes. Las velocidades del viento, la fricción de las mareas y la colisión interestelar requieren modelos computacionales dinámicos, en lugar de la respuesta a un problema estructural estático. Los motores de computación grandes, lentos y obesos diseñados para estas preguntas dan origen a la elegante calculadora de cuatro funciones. K&Las dificultades de E con su modelo de regla de cálculo Analon son un excelente ejemplo del cambio en las demandas de ingeniería que superaron la regla de cálculo. La calculadora electrónica de cuatro funciones es tanto un síntoma como una causa de este cambio.
Los investigadores han estimado que posiblemente se produjeron 40 millones de reglas de cálculo en el mundo solo en el siglo XX. Entre estos se encuentran muchos tipos de reglas de cálculo especiales desarrolladas y hechas para aplicaciones específicas como química, topografía, electricidad y electrónica, rango de artillería, hidráulica, motores de combustión interna y de vapor, estructuras de hormigón y acero, radio y otros campos especiales.
La regla de cálculo tiene una larga y distinguida ascendencia William desde William Oughtred en 1622 hasta las misiones Apolo a la luna … un lapso de tres siglos y medio was se usó para realizar cálculos de diseño para prácticamente todas las estructuras principales construidas en esta tierra durante ese largo período de nuestra historia an un legado increíble para algo tan mecánicamente simple.