Mehanička slagalica

Mehanička slagalica je slagalica predstavljena kao skup međusobno povezanih mehaničkih komada.

Istorija

Najstarije poznate mehaničke slagalice dolaze sa Starog Istoka (Fenikije) i Grčke u 3. veku pne. Grčka igra se sastoji od trga podeljenog na 14 delova, a cilj je bio da se stvore različiti oblici od ovih komada, šo nije lako uraditi (v. Ostomachion).

U Iranu su se brave-slagalice izrađivale još u 17. veku.

Sledeća poznata pojava slagalica je u Japanu. U 1742. se spominje u igri pod nazivom "Sei Shona-gon Chie No-Ita" u knjizi. Oko 1800. godine tangram-slagalica iz Kine je postala popularna, a 20 godina kasnije se proširila Evropom i Amerikom.

Kompanija Rihter iz Rudolštad počela je da proizvodi velike količine tangram-slagalica različitih oblika, tzv. anker-zagonetke.

Slagalica od V. Altekrusea

Godine 1893. Angelo John Lewis, koristeći pseudonim "Profesor Hofman", napisao je knjigu pod nazivom Slagalice: Stare i nove. Ona sadrži, između ostalog, više od 40 natpisa slagalica sa tajnim otvaranjem mehanizma. Ova knjiga je prerasla u referencu rada za slagalice i moderne primerke koji postoje za one koji su zainteresovani.

Početak 20. veka je vreme u kome su slagalice u velikoj meri u modi, a prvi patenti za slagalice su snimljeni. Slagalica prikazana na slici, napravljena je od 12 identičnih komada V. Altekruse u 1890. godini, bila je primer za to.

Pronalaskom savremenih polimera proizvodnja mnogih zagonetki postaje lakše i jeftinije.

Vrste

Sklapanje slagalica

Problem pokovanja Hofmana

U ovoj kategoriji slagalica je prikazana u obliku komponenti, a cilj je da proizvede određenu formu. Soma kocka, koju je napravio Piet Hein, u pentomino strane Solomon Golomb i pomenutog polaganja zbunjuje Tangram i anker-slagalice su svi primeri ove vrste slagalice. Osim toga, problemi u kojima određen broj komada treba da bude uređen tako da se uklope u (naizgled premaloj) kutiji su takođe klasifikovani u ovoj kategoriji.

Slika pokazuje varijantu problema pakovanja Hofmana. Cilj je da se spakuje 27 kvadra sa dužinama stranica A,B i C u kutiju stranice dužina A,B i C uz dva ograničenja:

1) A, B, C ne smeju biti jednaki

2) Najmanja dužina od A, B, C mora biti veća od $(A+B+C)/4$

Jedna mogućnost bi bila A=18, B=20 i C=22, kutija bi onda morala imati dimenzije 60 x 60 x 60.

Savremeni alati kao što su laserski sekači dozvoljavaju kreiranje složenih dvodimenzionalnih slagalica od drveta ili plastike. U poslednje vreme to je postalo dominantno i slagalice izuzetno dekorativne geometrije su se dizajnirale. Ovo koristi mnoštvo načina za podelu područja u ponavljanje oblika.

Kompjuterska pomoć u dizajniranju slagalica. Računar omogućava iscrpnu potragu za rešenjem - uz njegovu pomoć slagalica može biti dizajnirana tako da ima najmanje moguća rešenja, ili rešenja zahtevaju najviše mogućih koraka. Posledica toga je da rešavanje slagalice može biti veoma teško.

Korišćenje providnih materijala omogućava stvaranje slagalica, u kojoj komadi moraju da se slažu jedna na drugu. Cilj je da se stvori poseban obrazac, sliku ili šemu boja u rastvoru. Na primer, jedna slagalica sastoji se od nekoliko diskova u kojima se ugaoni delovi različitih veličina raznobojni. Diskovi moraju biti složeni tako da se stvori krug boja(crveno -> plavo -> zeleno -> crveno) oko diskova.

Demontaža slagalica

Demontaža slagalice

Slagalice u ovoj kategoriji se obično rešatavaju otvaranjem ili deljenjem na komade. Ovo uključuje one zagonetke sa tajnim otvaranjem mehanizama, koji će biti otvoren od pokušaja i greškaka. Osim toga, zagonetke koje se sastoje od nekoliko metalnih delova povezanih na neki način se takođe smatraju kao deo ove kategorije.

Dve slagalice prikazane na slici su posebno dobre za društvena okupljanja, jer izgledaju da se lako mogu rešiti, ​​ali u stvarnosti mnogi ljudi ne mogu da reše ovu slagalicu. Problem ovde leži u obliku od sigurnosnih komada - Priključne površine su zašiljeni, i na taj način se mogu otkloniti samo u jednom pravcu. Međutim, svaki komad ima dva suprotno iskošena konusa parenje sa dva susedna komada tako da komad ne mogu otkloniti u oba smera.

Kutije nazivaju tajne kutije ili slagalice sa tajnim otvaranjem mehanizmima izuzetno popularnim u Japanu, su uključeni u ovu kategoriju. Ove kutijice sadrže više ili manje, uobičajeno nevidljive mehanizme za otvaranje koji otkrivaju malu šupljinu na otvaranju. Postoji velika raznovrsnost u otvaranju mehanizama, kao što su teško vidljive panela koji treba da se pomera, mehanizmi nagiba, magnetne brave, pokretne igle koje treba da se rotira u određenom položaju do pa čak i vreme brave u kojoj objekat mora da se održi u određenom položaju sve dok tečnost ispunjava određeni kontejner.

Spona slagalica

Kineski drvo čvor

U slagalici sa preklapanjem, jedan ili više komada zajedno drže ostatak, ili komadi su međusobno samoodrživi. Cilj je da se potpuno rasklopiti i onda sastavi slagalicu. Primeri za to su dobro poznati kineski čvorovi drveta.

I montaža i demontaža mogu biti teške - u suprotnosti sa sklapanjem zagonetke, ove zagonetke se obično ne rasklapaju lako.

Nivo teškoće se obično procenjuje u smislu broja poteza potrebnih da bi se uklonio prvi deo od početne slagalice.

Slika prikazuje jedan od najozloglašenijih predstavnika ove kategorije, kinesko drvo čvor. U ovoj verziji koju je dizajnirao Bill Cutler, 5 poteza su potrebni pre nego što prvi komad može da se ukloni.

Poznatoj istoriji ovih zagonetki do početka 18. veka. U 1803. katalog "Bastelmeier" sadrži dve zagonetke ove vrste. Knjiga slagalica profesora Hofmana je već pomenuta, takođe sadrži dve međusobono povezane zagonetke.

Početkom 19. veka Japanci su preuzeli tržište za ove zagonetke. Oni su razvili mnoštvo igara u svim vrstama različitih oblika - životinje, kuće i drugih objekata - dok se razvoj u zapadnom svetu vrti uglavnom oko geometrijskih oblika.

Uz pomoć računara, nedavno je postalo moguće analizirati komplete odigranih utakmica. Ovaj proces je započeo Bil Katler svojom analizom svih kineskih drveta čvorova. Od oktobra 1987. do avgusta 1990. godine analizirani su svi 35 657 131 235 različite varijacije . Proračune su uradili nekoliko računara paralelno i trajalo bi im 62,5 godina da su radili na jednom računaru.

Bur slagalicase demontira

Sa oblicima različitih od Kineskih nivo težine u poslednje vreme je dostigao nivo do 100 poteza za prvog dela da se uklone, skala ljudi bi bore da shvate. Vrhunac tog razvoja je slagalica u kojoj je dodavanje nekoliko komada udvostručuje broj poteza.

Međutim, kompjuterske analize su dovele do još jednog trenda: jer je rotacija komada ne mogu, sa današnjim softverom, da se analiziraju uz pomoć računara , došlo je do ideje da se stvori slagalica koja mora da sadrži najmanje jednu rotaciju. Onda se ta slagalica mora rešiti ručno.

Pre objavljivanja RD Dizajn projekta Oven, Čarnlei i Strikland iz 2003. godine, slagalice bez pravog ugla nisu mogli biti efikasno analizirani od strane računara. Stjuart Kofin je kreirao slagalice bazirane na rombičnom dodekaedrom od 1960.-ih. Ovo je upotreba trake sa šest ili tri ivice. Ovakve slagalice često imaju izuzetno nepravilne komponente koje dolaze zajedno u redovnom obliku samo u poslednjem koraku. Pored toga, uglovi od 60 ° omogućavaju dizajn u kojima nekoliko objekata moraju da se pomeraju u isto vreme. "Pupoljak" slagalica je najbolji primer za to: u ovoj slagalici 6 komada treba da se pomera sa jednog ekstremnog položaja, u kome se dodiruje samo na uglovima, do centra završenog objekta.

Oslobađanje zagonetke

Oslobađanje slagalice. Cilj je da se uklone dve kugle od izgradnje žice.

Za zagonetke ove vrste, cilj je da se razdvoji metalna ili string petlja od objekta. Topologija igra važnu ulogu sa ovim slagalicama.

Slika prikazuje verziju Deringer slagalice. Iako je jednostavan u izgledu, sasvim je izazov -. Većina mesta u slagalici se rangiraju među svojim najtežim slagalicama.

Veksier su druga vrsta oslobađanja slagalica - dva ili više metala žice, koje su isprepletene. Veliki broj Veksier su još uvek dostupni i danas potiču iz tog perioda.

Takozvani prsten zagonetke, od kojih su kineski prstenovi su učestvovali, su drugačiji tip Veksier. U ovim slagalicama duge žice petlje moraju biti razmršene iz mreže prstenja i žica. Broj koraka potrebnih za rešenje često ima eksponencijalni odnos sa brojem petlji u slagalici. Zajednički tip, koji povezuje prstenove u bar sa žicama (ili labave metalnih ekvivalenata) ima pokret obrazac identičan Grai binarnom kodu, u kojoj je samo jedna bitna promena iz jednog kodnog reči u odnosu na njenoj neposrednoj suseda.

Slagalica vredna pažnje, poznata kao Kineski prstenovi, Baguenaudier ili renesansna slagalica pominje se 1500. godine kao problem 107 rukopisa "De Viribus Kuantitatis" Luka Pacioli. Zagonetka je ponovo iz strane Girolamo Kardano u 1550. izdanja njegove knjige "De subtililate." Iako je slaganje tipa oslobađanja Slagalica takođe je mehanička slagalica atributa, a rešenje se može izvesti kao binarno ma osnovu matematičkog postupka.

Kineski prstenovi su povezani sa pričom da je u srednjem veku, vitezovi bi dali svoje supruge kao poklon, tako da u njihovom odsustvu mogu popuniti svoje vreme. Tavern zagonetke, napravljene od čelika, zasnivaju se na kovanje vežbe koje pružaju dobra praksa za kovače pripravnike.

Nils Bor koristi raspleta zagonetke zvane Tangloids da pokažu svojstva spin učenicima.

Fold slagalice

Primer Foldove slagalice, kreirala Vesa Timonen (2002)

Cilj u ovom žanru slagalice je da se slože štampani komadi papira na takav način da se dobije ciljana slika. U principu, Rubikova magija se može računati u ovoj kategoriji. Bolji primer je prikazan na slici. Zadatak je da se sklopi kvadratni komad papira, tako da četiri kvadrata sa brojevima leže jedna pored drugog bez ikakvih praznina i formiraju kvadrat.

Druga zagonetka je sklapanje prospekta i gradske mape. Uprkos pravcu savijanja vidljive tačke savijanja, može biti izuzetno teško staviti papir nazad u formu u kojoj je prvobitno došao. Razlog zašto je ove karte teško povratiti u prvobitno stanje je da su nabori dizajnirani za mašine za savijanje papira, u kojoj su optimalni nabori nisu takve vrste da će prosečna osoba pokušati da koristi.

Brava slagalice

Ove zagonetke, koji se nazivaju trik brave, brave su (često katanac) koji imaju mehanizam neobičnog zaključavanja. Cilj je da se otvori brava. Ako ste dobili ključ, ona neće otvoriti bravu na konvencionalan način. Za neke brave onda može biti teže da se vrate u prvobitnu situaciju.

Trik posude

Primer trik posude

To su brodovi "sa obrtom". Cilj je ili piti ili sipati iz posude bez prosipanja bilo koje tečnosti. Ova vrsta slagalica su drevni oblik igre. Grci i Feničani su pravili posude koje su morale biti popunjene preko otvora na dnu. U 9. veku veliki broj različitih posuda su detaljno opisani u turskoj knjizi. U 18. veku kinezi su takođe proizvodili ove vrste posuda.

Jedan od primera je slagalica Jug: vrat posude ima mnogo rupa koje omogućavaju sipati tečnost u posudu, ali ne i iz nje. Skriven od oka igrača, postoji mali cevasti provodnik skroz uz duž drške i duž gornje ivice posude do mlaznice. Ako se zatim blokira otvor na gornjem kraju drške sa jednim prstom, moguće je piti tečnost iz posude sisanjem u mlaznice.

Drugi primeri uključuju Fuddling šolju i Pot krunu.

Nestvarni objekti

Primer "nemogućeg" objekta

Nestvarni objekti su objekti koje na prvi pogled ne izgledaju moguće. Najpoznatiji nemoguć objekat je brod u boci. Cilj je da se otkrije kako su ovi objekti napravljeni. Još jedna dobro poznata slagalica sastoji se od kocke napravljene u da dela međusobno povezane na 4 mesta neraskidivom vezom. Rrešenja za to se mogu naći na različitim mestima. Postoje sve vrste objekata koje se uklapaju u ovaj opis, boce u kojima se nalaze objekti su sada prevelike (pogledati nemoguće boce), japanska rupa kovanica sa drvenim strelama i prstenja kroz njih, drvenim sferama u drvenom ramu sa previše malim otvorima i još mnogo toga.

Jabuka i strelica na slici su napravljene od jednog komada drveta svakog. Rupa je na snazi suviše mali da stane na strelicu kroz njega i nema znakova lepljenja.

Spretnost slagalice

Zadizanjem kutije, mora pokušati da vodi loptu duž linije i do cilja bez izgubljenog lopte u jednom od mnogih strateški postavljenih rupa

Igre navedene u ovoj kategoriji nisu striktno slagalice kao što su spretnost i izdržljivost važnije ovde. Često, cilj je da se nagne kutija opremljen providnim poklopcem na pravi način da izaziva malu loptu da padne u rupu.

Sekvencijalna pokretna slagalica

Slagalica sa imenom Skevb

Zagonetke u ovoj kategoriji zahtevaju ponovnu manipulaciju slagalice da biste dobili slagalicu na određenom ciljnom stanju. Poznate slagalice ove vrste su Rubikova kocka i Tover of Hanoi. Ova kategorija obuhvata one zagonetke u kojima je jedan ili više komada moraju biti skliznuo u pravom položaju, od kojih je N-zagonetka je najpoznatiji. Rush Hour ili Sokoban su drugi primeri.

Rubikova kocka je doživela neviđen bum u ovoj kategoriji slagalica. Postoji veliki broj varijanata. Kocke dimenzija 2×2×2, 3×3×3, 4×4×4, 5×5×5, 6×6×6 i 7×7×7 su napravljene, kao i tetraedarske, oktaedarske i mnoge druge varijante, pa čak i neke napraljene na osnovu različitih tipova cilindra. Sa promenljivom orijentacije ose rotacije može se kreirati mnoštvo slagalica istog oblika. Osim toga, može se dobiti slagalice u obliku kvadra uklanjanjem jednog sloja od kocke.

Na slici je prikazan drugi, manje poznati primer ove vrste slagalice. To je sam dovoljno da još uvek može biti rešen uz malo pokušaja i greške, i nekoliko nota, za razliku od Rubikove kocke koja je suviše teško rešiti.

Simulirane mehaničke slagalice

Dok mnoge kompjuterske igre i kompjuterske slagalice simuliraju mehaničke slagalice, ove simulirane mehaničke slagalice obično nisu striktno klasifikovane kao mehaničkih slagalice.

Kolekcije

Najveća poznata privatna kolekcija mehaničkih slagalica nalazi se u EngleskaEngleskoj i sadrži oko 50.000 slagalica. Rezultat je stoletnog prikupljanja sedmorice ljudi koji su nabavljali razne slagalice iz kraja 19. i s početka 20. veka.

Ostale značajne mehaničke zagonetke

• Kineski prsten slagalice: Rekurzivno gvožđe manipulacije prstena(antički)
• Nintendo: Deset miliona cevi: manipulisati mehanički povezane delove cevi
• Jež u kavezu: mehanička slagalica popularna u Češkoj

Povezano

• Bedlam kocka
• Miguel Ortiz Berrocal, proizvela mnoge figurativne i apstraktne slagalice
• Slagalica
• Puzzle ring
• Rubikova kocka

Literatura

• Puzzles Old & New, prof. Hoffmann, 1893
• Puzzles Old and New, Jerry Slocum i Jack Botermans, 1986
• New Book of Puzzles, Jerry Slocum i Jack Botermans, 1992
• Ingenious & Diabolical Puzzles, Jerry Slocum i Jack Botermans, 1994
• The Tangram Book, Jerry Slocum, 2003
• The 15 Puzzle, Jerry Slocum i Dic Sonneveld, 2006