Regla de cálculo | ordenador mecánico analógico

Conceptos básicos

En su forma más básica, la regla de cálculo utiliza dos escalas logarítmicas para permitir una rápida multiplicación y división de números. Estas operaciones comunes pueden llevar mucho tiempo y ser propensas a errores cuando se realizan en papel. Las reglas de cálculo más complejas permiten realizar otros cálculos, como raíces cuadradas, exponenciales, logaritmos y funciones trigonométricas.

Los cálculos matemáticos se realizan alineando una marca en la tira central deslizante con una en una de las tiras fijas. Entonces se puede observar la posición relativa de las otras marcas. Los números alineados con las marcas dan el valor aproximado del producto, cociente u otro resultado calculado.

El usuario determina la ubicación del punto decimal en el resultado, basándose en una estimación mental. La notación científica se utiliza para seguir el punto decimal en cálculos más formales. Los pasos de adición y sustracción en un cálculo se realizan generalmente de forma mental o en papel, no en la regla de cálculo.

La mayoría de las reglas de cálculo tienen tres tiras lineales de la misma longitud. Las tiras están alineadas en paralelo y entrelazadas para que la tira central pueda moverse longitudinalmente con respecto a las otras dos. Las dos tiras exteriores están fijas para que sus posiciones relativas no cambien.

Algunas reglas de cálculo (modelos "dúplex") tienen escalas en ambos lados de la regla y de la tira de deslizamiento, otras en un lado de las tiras exteriores y en ambos lados de la tira de deslizamiento, y otras en un solo lado (reglas "simplex"). Se utiliza un cursor deslizante con una línea de alineación vertical para encontrar los puntos correspondientes en las escalas que no están al lado o, en los modelos dúplex, están en el otro lado de la regla. El cursor también puede registrar un resultado intermedio en cualquiera de las escalas.

 
Cursor en una regla de cálculo  

Utilización de una regla de cálculo

Multiplicación

Un logaritmo transforma las operaciones de multiplicación y división en suma y resta según las reglas log ( x y ) = log ( x ) + log ( y ) {\displaystyle \log(xy)=\log(x)+\log(y)} y log ( x / y ) = log ( x ) - log ( y ) {\displaystyle \log(x/y)=\log(x)-\log(y)} . Al desplazar la escala superior hacia la derecha una distancia de log ( x ) {\displaystyle \log(x)} , haciendo coincidir el comienzo de la escala superior con la etiqueta x {\displaystyle x} en la parte inferior, se alinea cada número y {\displaystyle y} , en la posición log ( y ) {\displaystyle \log(y)} en la escala superior, con el número en la posición log ( x ) + log ( y ) {\displaystyle \log(x)+\log(y)} en la escala inferior. Como log ( x ) + log ( y ) = log ( x y ) {\displaystyle \log(x)+\log(y)=\log(xy)} , esta posición en la escala inferior da x y {\displaystyle xy} , el producto de x {\displaystyle x} e y {\displaystyle y} . Por ejemplo, para calcular 3 × 2 (representado como 3*2 en una calculadora), el 1 de la escala superior se traslada al 2 de la escala inferior. La respuesta, 6, se lee en la escala inferior donde el 3 está en la escala superior. En general, el 1 de la escala superior se traslada a un factor de la escala inferior, y la respuesta se lee de la escala inferior donde el otro factor está en la escala superior.

Las operaciones pueden salirse de la escala; por ejemplo, el diagrama anterior muestra que la regla de cálculo no ha colocado el 7 de la escala superior por encima de ningún número de la escala inferior, por lo que no da ninguna respuesta para el 2×7. En estos casos, el usuario puede deslizar la escala superior hacia la izquierda hasta que su índice derecho se alinee con el 2, multiplicando efectivamente por 0,2 en lugar de por 2, como en la ilustración siguiente:

En este caso, el usuario de la regla de cálculo debe acordarse de ajustar el punto decimal adecuadamente para corregir la respuesta final. Queríamos encontrar 2×7, pero en su lugar calculamos 0,2×7=1,4. Así que la respuesta verdadera no es 1,4 sino 14. Reajustar la corredera no es la única forma de manejar las multiplicaciones que darían resultados fuera de escala, como el 2×7; hay otros métodos:

• (1) Utilice las escalas de dos décadas A y B.
• (2) Utilice las escalas plegadas. En este ejemplo, coloque el 1 de la izquierda de C frente al 2 de D. Mueva el cursor a 7 en CF, y lea el resultado de DF.
• (3) Utilice la escala CI invertida. Coloque el 7 de la escala CI por encima del 2 de la escala D, y luego lea el resultado de la escala D, por debajo del 1 de la escala CI. Como el 1 aparece en dos lugares de la escala CI, uno de ellos estará siempre en la escala.
• (4) Utilice tanto la escala CI invertida como la escala C. Alinee el 2 de CI con el 1 de D, y lea el resultado de D, debajo del 7 de la escala C.

El método 1 es fácil de entender, pero conlleva una pérdida de precisión. El método 3 tiene la ventaja de que sólo implica dos escalas.

División

La siguiente ilustración muestra el cálculo de 5,5/2. El 2 de la escala superior se sitúa sobre el 5,5 de la escala inferior. El 1 de la escala superior se sitúa sobre el cociente, 2,75. Hay más de un método para hacer la división, pero el método presentado aquí tiene la ventaja de que el resultado final no puede estar fuera de la escala, porque uno tiene la opción de utilizar el 1 en cualquiera de los extremos.

Otras operaciones

Además de las escalas logarítmicas, algunas reglas de cálculo tienen otras funciones matemáticas codificadas en otras escalas auxiliares. Las más populares eran las escalas trigonométricas, normalmente el seno y la tangente, el logaritmo común (log10) (para tomar el logaritmo de un valor en una escala multiplicadora), el logaritmo natural (ln) y la exponencial (e^x ). Algunas reglas incluyen una escala pitagórica, para calcular lados de triángulos, y una escala para calcular círculos. Otras incluyen escalas para calcular funciones hiperbólicas. En las reglas lineales, las escalas y su etiquetado están muy estandarizados, y la variación suele darse sólo en cuanto a qué escalas se incluyen y en qué orden:

A, B	escalas logarítmicas de dos décadas, utilizadas para encontrar raíces cuadradas y cuadrados de números
C, D	escalas logarítmicas de una década
K	escala logarítmica de tres décadas, utilizada para encontrar raíces cúbicas y cubos de números
CF, DF	versiones "plegadas" de las escalas C y D que parten de π en lugar de la unidad; son convenientes en dos casos. En primer lugar, cuando el usuario adivina que un producto será cercano a 10 pero no está seguro de si será ligeramente menor o ligeramente mayor que 10, las escalas plegadas evitan la posibilidad de salirse de la escala. En segundo lugar, al hacer que el inicio sea π en lugar de la raíz cuadrada de 10, se simplifica la multiplicación o división por π (como es habitual en las fórmulas de ciencia e ingeniería).
CI, DI, DIF	escalas "invertidas", que van de derecha a izquierda, utilizadas para simplificar los pasos de 1/x
S	utilizado para encontrar senos y cosenos en la escala D
T	utilizado para encontrar tangentes y cotangentes en las escalas D y DI
ST, SRT	utilizado para senos y tangentes de ángulos pequeños y la conversión grado-radián
L	una escala lineal, utilizada junto con las escalas C y D para hallar logaritmos de base 10 y potencias de 10
LLn	un conjunto de escalas logarítmicas, utilizadas para hallar logaritmos y exponenciales de números
Ln	una escala lineal, utilizada junto con las escalas C y D para hallar logaritmos naturales (base e) y e x

 

Las escalas de la parte delantera y trasera de una regla de cálculo K&E 4081-3.

La regla deslizante binaria fabricada por Gilson en 1931 realizaba una función de suma y resta limitada a las fracciones.

Raíces y poderes

Hay escalas de una década (C y D), de dos décadas (A y B) y de tres décadas (K). Para calcular x 2 {\displaystyle x^{2}} , por ejemplo, localice x en la escala D y lea su cuadrado en la escala A. La inversión de este proceso permite encontrar las raíces cuadradas, y de forma similar para las potencias 3, 1/3, 2/3 y 3/2. Hay que tener cuidado cuando la base, x, se encuentra en más de un lugar de su escala. Por ejemplo, hay dos nueves en la escala A; para hallar la raíz cuadrada de nueve, utilice el primero; el segundo da la raíz cuadrada de 90.

Para los problemas de x y {\displaystyle x^{y}} , utilice las escalas LL. Cuando haya varias escalas LL, utilice la que tenga x en ella. Primero, alinee el 1 más a la izquierda de la escala C con x en la escala LL. Luego, encuentre y en la escala C y baje a la escala LL con x en ella. Esa escala le indicará la respuesta. Si y está "fuera de la escala", localice x y / 2 {\displaystyle x^{y/2}} y cuadréelo utilizando las escalas A y B como se ha descrito anteriormente.

Trigonometría

Las escalas S, T y ST se utilizan para funciones trigonométricas y múltiplos de funciones trigonométricas, para ángulos en grados. Muchas reglas de cálculo tienen sus escalas S, T y ST marcadas con grados y minutos. Los llamados modelos decitrig utilizan en cambio fracciones decimales de grados.

Logaritmos y exponenciales

Los logaritmos y exponenciales de base 10 se encuentran utilizando la escala L, que es lineal. Algunas reglas de cálculo tienen una escala Ln, que es para base e.

La escala Ln fue inventada por un estudiante de 11º grado, Stephen B. Cohen, en 1958. La intención original era permitir al usuario seleccionar un exponente x (en el rango de 0 a 2,3) en la escala Ln y leer e^x en la escala C (o D) y e^–x en la escala CI (o DI). Pickett, Inc. recibió los derechos exclusivos de la escala. Posteriormente, el inventor creó un conjunto de "marcas" en la escala Ln para ampliar el rango más allá del límite de 2,3, pero Pickett nunca incorporó estas marcas en ninguna de sus reglas de cálculo.

Suma y resta

Las reglas de cálculo no se suelen utilizar para sumar y restar, pero sin embargo es posible hacerlo mediante dos técnicas diferentes.

El primer método para realizar sumas y restas en las escalas C y D (o cualquier otra comparable) requiere convertir el problema en uno de división. Para la adición, el cociente de las dos variables más una vez el divisor es igual a su suma:

x + y = ( x y + 1 ) y {\displaystyle x+y=left({\frac {x}{y}+1\right)y}

Para la resta, el cociente de las dos variables menos una vez el divisor es igual a su diferencia:

x - y = ( x y - 1 ) y {\displaystyle x-y=left({\frac {x}{y}-1\right)y}

Este método es similar a la técnica de suma/resta utilizada para los circuitos electrónicos de alta velocidad con el sistema numérico logarítmico en aplicaciones informáticas especializadas como el superordenador Gravity Pipe (GRAPE) y los modelos ocultos de Markov.

El segundo método utiliza una escala lineal L deslizante disponible en algunos modelos. La suma y la resta se realizan deslizando el cursor hacia la izquierda (para la resta) o hacia la derecha (para la suma) y luego devolviendo el deslizamiento a 0 para leer el resultado.

 

Diseño físico

Reglas lineales estándar

La longitud de la regla de cálculo se cita en términos de la longitud nominal de las escalas. Las escalas de los modelos más comunes de "10 pulgadas" tienen en realidad una longitud de 25 cm, ya que se fabricaron según las normas métricas, aunque algunas reglas ofrecen escalas ligeramente ampliadas para simplificar la manipulación cuando un resultado se desborda. Las reglas de bolsillo suelen tener 5 pulgadas. Se vendían modelos de un par de metros de longitud para colgarlos en las aulas con fines didácticos. [1]

Normalmente, las divisiones marcan una escala con una precisión de dos cifras significativas, y el usuario estima la tercera cifra. Algunas reglas de cálculo de gama alta tienen cursores de aumento que facilitan la visualización de las marcas. Tales cursores pueden duplicar efectivamente la precisión de las lecturas, permitiendo que una regla de cálculo de 10 pulgadas sirva tan bien como una de 20 pulgadas.

Se han desarrollado otras comodidades. Las escalas trigonométricas están a veces doblemente etiquetadas, en negro y rojo, con ángulos complementarios, el llamado estilo "Darmstadt". Las reglas de cálculo dúplex suelen duplicar algunas de las escalas en el reverso. Las escalas a menudo se "dividen" para obtener una mayor precisión.

Se inventaron reglas de cálculo especializadas para diversas formas de ingeniería, negocios y banca. A menudo tenían cálculos comunes expresados directamente como escalas especiales, por ejemplo, cálculos de préstamos, cantidades óptimas de compra o ecuaciones particulares de ingeniería. Por ejemplo, la empresa Fisher Controls distribuyó una regla de cálculo personalizada adaptada a la resolución de las ecuaciones utilizadas para seleccionar el tamaño adecuado de las válvulas de control de flujo industrial.

Reglas de cálculo circulares

Las reglas de cálculo circulares se presentan en dos tipos básicos, uno con dos cursores (izquierda) y otro con un disco móvil y un solo cursor (derecha). Las versiones de doble cursor realizan la multiplicación y la división manteniendo un ángulo fijo entre los cursores a medida que éstos giran alrededor del disco. La versión de un solo cursor funciona más como la regla de cálculo estándar mediante la alineación adecuada de las escalas.

La ventaja básica de una regla de cálculo circular es que la dimensión más larga de la herramienta se redujo en un factor de aproximadamente 3 (es decir, en π). Por ejemplo, la escala exterior de una circular de 10 cm tendría una precisión máxima igual a la de una regla de cálculo ordinaria de 30 cm. Las reglas de cálculo circulares también eliminan los cálculos "fuera de escala", ya que las escalas fueron diseñadas para "envolverse"; nunca tienen que reorientarse cuando los resultados se acercan a 1,0: la regla siempre está a escala. Sin embargo, para las escalas no cíclicas no espirales, como las S, T y LL, la longitud de la escala se acorta para dejar espacio a los márgenes finales.

Las reglas de cálculo circulares son mecánicamente más robustas y de movimiento más suave, pero la precisión de su alineación de la escala es sensible al centrado de un pivote central; un mínimo descentramiento de 0,1 mm del pivote puede dar lugar a un error de alineación de 0,2 mm en el peor de los casos. El pivote, sin embargo, evita que se raye la cara y los cursores. Las escalas de mayor precisión se colocan en los anillos exteriores. En lugar de escalas "divididas", las reglas circulares de alta gama utilizan escalas en espiral para operaciones más complejas como las escalas logarítmicas. Una regla circular de alta gama de ocho pulgadas tenía una escala logarítmica en espiral de 50 pulgadas.

Las principales desventajas de las reglas de cálculo circulares son la dificultad para localizar las figuras a lo largo de un disco giratorio y el número limitado de escalas. Otro inconveniente de las reglas de cálculo circulares es que las escalas menos importantes están más cerca del centro y tienen una precisión menor. La mayoría de los alumnos aprendieron el uso de las reglas de cálculo en las reglas de cálculo lineales, y no encontraron motivos para cambiar.

Una regla de cálculo que sigue utilizándose a diario en todo el mundo es la E6B. Se trata de una regla de cálculo circular creada por primera vez en la década de 1930 para ayudar a los pilotos de aviones a calcular el tiempo muerto. Con la ayuda de escalas impresas en el armazón, también ayuda en tareas diversas como la conversión de valores de tiempo, distancia, velocidad y temperatura, errores de brújula y el cálculo del uso de combustible. La llamada "rueda de oración" sigue estando disponible en las tiendas de vuelo y sigue siendo muy utilizada. Aunque el GPS ha reducido el uso de la navegación aérea por estima, y las calculadoras de mano han asumido muchas de sus funciones, el E6B sigue siendo ampliamente utilizado como dispositivo principal o de reserva y la mayoría de las escuelas de vuelo exigen que sus alumnos tengan algún grado de dominio del mismo.

En 1952, la empresa relojera suiza Breitling presentó un reloj de pulsera para pilotos con una regla de cálculo circular integrada especializada en cálculos de vuelo: el Breitling Navitimer. La regla circular Navitimer, a la que Breitling se refería como un "ordenador de navegación", disponía de funciones de velocidad aerodinámica, índice/tiempo de ascenso/descenso, tiempo de vuelo, distancia y consumo de combustible, así como de funciones de conversión de kilómetro-milla náutica y cantidad de combustible por galón.

Materiales

Tradicionalmente, las reglas de cálculo se hacían de madera dura, como la caoba o el boj, con cursores de vidrio y metal. Al menos un instrumento de alta precisión estaba hecho de acero.

En 1895, una empresa japonesa, Hemmi, comenzó a fabricar reglas de cálculo de bambú, que tenía las ventajas de ser dimensionalmente estable, fuerte y naturalmente autolubricante. Estas reglas de cálculo de bambú se introdujeron en Suecia en septiembre de 1933 [2], y probablemente sólo un poco antes en Alemania. Las escalas estaban hechas de celuloide o plástico. Las reglas de cálculo posteriores eran de plástico, o de aluminio pintado con plástico. Los cursores posteriores eran de acrílico o de policarbonato y se deslizaban sobre cojinetes de teflón.

Todas las reglas de cálculo de primera calidad tenían los números y las escalas grabados y luego rellenados con pintura u otra resina. Las reglas de cálculo pintadas o impresas se consideraban inferiores porque las marcas podían desgastarse. Sin embargo, Pickett, probablemente la compañía de reglas de cálculo más exitosa de Estados Unidos, fabricaba todas las escalas impresas. Las reglas de cálculo de primera calidad incluían ingeniosos cierres para que la regla no se deshiciera por accidente, y topes para proteger las escalas y el cursor del roce con las mesas. El método de limpieza recomendado para las marcas grabadas es frotar ligeramente con lana de acero. Para las reglas de cálculo pintadas, y para los débiles de corazón, utilice líquido limpiacristales comercial diluido y un paño suave.

 
Reloj de pulsera Breitling Navitimer con regla de cálculo circular  


Una sencilla regla de cálculo circular, fabricada por Concise Co., Ltd., Tokio, Japón, con sólo escalas inversa, cuadrada y cúbica. En el reverso hay una práctica lista de 38 factores de conversión métrica/imperial.  


Regla de cálculo circular Pickett con dos cursores. (4,25 pulg./10,9 cm de diámetro) El reverso tiene una escala adicional y un cursor.  

Historia

La regla de cálculo se inventó hacia 1620-1630, poco después de que John Napier publicara el concepto del logaritmo. Edmund Gunter, de Oxford, desarrolló un dispositivo de cálculo con una sola escala logarítmica que, con herramientas de medición adicionales, podía utilizarse para multiplicar y dividir. La primera descripción de esta escala fue publicada en París en 1624 por Edmund Wingate (c. 1593 - 1656), un matemático inglés, en un libro titulado "L'usage de la reigle de proportion en l'arithmetique & geometrie". El libro contiene una doble escala en la que por un lado hay una escala logarítmica y por el otro una escala tabular. En 1630, William Oughtred, de Cambridge, inventó una regla de cálculo circular, y en 1632 combinó dos reglas de Gunter, sujetadas con las manos, para hacer un dispositivo que es reconocible como la regla de cálculo moderna. Al igual que su contemporáneo en Cambridge, Isaac Newton, Oughtred enseñó sus ideas en privado a sus alumnos, pero tardó en publicarlas y, al igual que Newton, se vio envuelto en una vitriólica controversia sobre la prioridad, con su antiguo alumno Richard Delamain y las pretensiones anteriores de Wingate. Las ideas de Oughtred sólo se hicieron públicas en publicaciones de su alumno William Forster en 1632 y 1653.

En 1677, Henry Coggeshall creó una regla plegable de dos pies para medir madera, llamada regla de cálculo Coggeshall. Su diseño y los usos de la herramienta dieron a la regla de cálculo un propósito fuera de la investigación matemática.

En 1722, Warner introdujo las escalas de dos y tres décadas, y en 1755 Everard incluyó una escala invertida; una regla de cálculo que contenga todas estas escalas suele conocerse como regla "polifásica".

En 1815, Peter Roget inventó la regla de cálculo logarítmica, que incluía una escala que mostraba el logaritmo del logaritmo. Esto permitía al usuario realizar directamente cálculos con raíces y exponentes. Esto era especialmente útil para las potencias fraccionarias.

Forma moderna

La forma más moderna fue creada en 1859 por el teniente de artillería francés Amédée Mannheim, "que tuvo la suerte de que su regla fuera fabricada por una empresa de reputación nacional y de que fuera adoptada por la Artillería francesa". Fue en esa época, cuando la ingeniería se convirtió en una actividad profesional reconocida, cuando las reglas de cálculo empezaron a utilizarse ampliamente en Europa. No se hicieron comunes en Estados Unidos hasta 1881, cuando Edwin Thacher introdujo allí una regla cilíndrica. La regla dúplex fue inventada por William Cox en 1891, y fue producida por Keuffel and Esser Co. de Nueva York.

El trabajo astronómico también requería cálculos finos, y en la Alemania del siglo XIX se utilizaba en un observatorio una regla de cálculo de acero de unos dos metros de longitud. Tenía un microscopio acoplado, lo que le daba una precisión de seis decimales.

En la Segunda Guerra Mundial, los bombarderos y navegantes que necesitaban cálculos rápidos solían utilizar reglas de cálculo especializadas. De hecho, una oficina de la Marina estadounidense diseñó un "chasis" de regla de cálculo genérico con un cuerpo de aluminio y un cursor de plástico en el que se podían colocar tarjetas de celuloide (impresas por ambas caras) para realizar cálculos especiales. El proceso se inventó para calcular la autonomía, el consumo de combustible y la altitud de los aviones, y luego se adaptó a muchos otros fines.

A lo largo de las décadas de 1950 y 1960, la regla de cálculo fue el símbolo de la profesión de ingeniero (del mismo modo que el estetoscopio simboliza la profesión médica). El científico alemán especializado en cohetes Wernher von Braun trajo consigo dos reglas de cálculo Nestler de la década de 1930 cuando se trasladó a Estados Unidos tras la Segunda Guerra Mundial para trabajar en el programa espacial estadounidense. A lo largo de su vida no utilizó ningún otro dispositivo de cálculo de bolsillo; las reglas de cálculo le sirvieron perfectamente para hacer estimaciones rápidas de los parámetros de diseño de los cohetes y otras cifras. Las reglas de cálculo de aluminio de la marca Pickett se llevaron en cinco misiones espaciales Apolo, incluida la de la Luna, según la publicidad de las cajas de reglas de cálculo N600 de Pickett [3].

Algunos estudiantes de ingeniería e ingenieros llevaban reglas de cálculo de diez pulgadas en fundas para el cinturón, e incluso hasta mediados de la década de 1970 esto era una visión común en los campus. Los estudiantes también podían guardar una regla de diez o veinte pulgadas para trabajos de precisión en casa o en la oficina, mientras llevaban consigo una regla de cálculo de bolsillo de cinco pulgadas.

En 2004, los investigadores en educación David B. Sher y Dean C. Nataro concibieron un nuevo tipo de regla de cálculo basada en la prostaféresis, un algoritmo para calcular rápidamente productos que es anterior a los logaritmos. Sin embargo, ha habido poco interés práctico en construir una más allá del prototipo inicial. [4] Archivado el 2005-05-10 en la Wayback Machine

Disminución

La importancia de la regla de cálculo comenzó a disminuir a medida que los ordenadores electrónicos, un recurso nuevo pero muy escaso en la década de 1950, se pusieron a disposición de los trabajadores técnicos durante la década de 1960. La introducción de Fortran en 1957 hizo que los ordenadores fueran prácticos para resolver problemas matemáticos de tamaño modesto. IBM introdujo una serie de ordenadores más asequibles, el IBM 650 (1954), el IBM 1620 (1959), el IBM 1130 (1965) dirigidos al mercado de la ciencia y la ingeniería. El lenguaje de programación BASIC de John Kemeny (1964) facilitó a los estudiantes el uso de los ordenadores. El miniordenador DEC PDP-8 se presentó en 1965.

Los ordenadores también cambiaron la naturaleza del cálculo. Con las reglas de cálculo, había un gran énfasis en trabajar el álgebra para conseguir expresiones en la forma más computable. Los usuarios de las reglas de cálculo se limitaban a aproximar o suprimir pequeños términos para simplificar el cálculo. Fortran permitía teclear fórmulas complicadas de los libros de texto sin el esfuerzo de la reformulación. La integración numérica era a menudo más fácil que tratar de encontrar soluciones de forma cerrada para problemas difíciles. El joven ingeniero que pedía tiempo al ordenador para resolver un problema que podría haberse hecho con unos cuantos golpes en la regla de cálculo se convirtió en un tópico humorístico. Muchos centros informáticos tenían una regla de cálculo enmarcada colgada en la pared con la nota "En caso de emergencia, rompa el cristal".

Otro paso hacia la sustitución de las reglas de cálculo por la electrónica fue el desarrollo de calculadoras electrónicas para uso científico y de ingeniería. Entre las primeras se encontraban la LOCI-2 de los Laboratorios Wang, presentada en 1965, que utilizaba logaritmos para la multiplicación y la división, y la HP-9100 de Hewlett-Packard, presentada en 1968. La HP-9100 disponía de funciones trigonométricas (sen, cos, tan) además de exponenciales y logaritmos. Utilizaba el algoritmo CORDIC (ordenador digital de rotación de coordenadas), que permite el cálculo de funciones trigonométricas utilizando únicamente operaciones de desplazamiento y suma. Este método facilitó el desarrollo de calculadoras científicas cada vez más pequeñas.

El último clavo en el ataúd de la regla de cálculo fue el lanzamiento de las calculadoras científicas de bolsillo, de las cuales la Hewlett-Packard HP-35 de 1972 fue la primera. Dichas calculadoras pasaron a conocerse como calculadoras de "regla de cálculo", ya que podían realizar la mayoría o todas las funciones de una regla de cálculo. A varios cientos de dólares, incluso esto se consideraba caro para la mayoría de los estudiantes. Aunque las reglas de cálculo profesionales también podían ser bastante caras, las farmacias solían vender modelos básicos de plástico por menos de 20 dólares. Pero en 1975, las calculadoras electrónicas básicas de cuatro funciones podían comprarse por menos de 50 dólares. En 1976, la TI-30 ofrecía una calculadora científica por menos de 25 dólares. Después de esta época, el mercado de las reglas de cálculo se agotó rápidamente a medida que las pequeñas calculadoras científicas se hacían asequibles.

 
TI-30  


Ingeniero utilizando una regla de cálculo. Observe la calculadora mecánica en el fondo.  


William Oughtred (1575-1660), inventor de la regla de cálculo circular  

Ventajas

• Una regla de cálculo tiende a moderar la falacia de la "falsa precisión" y la significación. La precisión típica de la que dispone el usuario de una regla de cálculo es de unos tres lugares de exactitud. Esto se corresponde bien con la mayoría de los datos disponibles para introducir en las fórmulas de ingeniería. Cuando se utiliza una calculadora de bolsillo moderna, la precisión puede mostrarse con siete o más decimales, mientras que en realidad los resultados nunca pueden ser de mayor precisión que los datos de entrada disponibles.
• Una regla de cálculo requiere una estimación continua del orden de magnitud de los resultados. En una regla de cálculo, 1,5 × 30 (que es igual a 45) mostrará el mismo resultado que 1.500.000 × 0,03 (que es igual a 45.000). Corresponde al ingeniero determinar continuamente la razonabilidad de los resultados, algo que puede perderse cuando los números se introducen de forma descuidada en un programa informático o en una calculadora.
• Al realizar una secuencia de multiplicaciones o divisiones por un mismo número, la respuesta puede determinarse a menudo con sólo echar un vistazo a la regla de cálculo, sin necesidad de manipularla. Esto puede ser especialmente útil cuando se calculan porcentajes, por ejemplo, para las puntuaciones de un examen, o cuando se comparan precios, por ejemplo, en dólares por kilogramo. Con la regla de cálculo se pueden realizar múltiples cálculos de velocidad-tiempo-distancia sin necesidad de manipularla.
• Una regla de cálculo no depende de la electricidad.
• Una regla de cálculo es una tecnología fácilmente reproducible. A partir de un ejemplo dado de regla de cálculo, un artesano competente puede construir más a partir de materiales rudimentarios utilizando procesos no industriales.
• Las reglas de deslizamiento están muy estandarizadas, por lo que no es necesario volver a aprender nada cuando se cambia a una regla diferente.
• Las reglas de cálculo son versátiles y pueden manejarse en situaciones y entornos en los que un usuario humano podría tener una destreza reducida (por ejemplo, debido a la necesidad de utilizar guantes de protección). Por el contrario, una calculadora puede ser difícil de manejar en esas situaciones: es poco probable que una regla de cálculo dé lugar a un error similar al que se produce al pulsar por error el botón equivocado de una calculadora.
• Las reglas de cálculo pueden estar hechas de cartón o de papel. Muchos gráficos gratuitos o dispositivos de cálculo especializados hechos de cartón son en realidad reglas de cálculo lineales o circulares especializadas.

Una de las ventajas de utilizar una regla de cálculo junto con una calculadora electrónica es que se puede comprobar un cálculo importante haciéndolo en ambos; como los dos instrumentos son tan diferentes, hay pocas posibilidades de cometer el mismo error dos veces.

 

Desventajas

• Los errores pueden surgir de la imprecisión mecánica.
• Los cálculos con la regla de cálculo son de precisión limitada debido a sus entradas y salidas analógicas. Por el contrario, debido a la entrada numérica discreta y a las operaciones electrónicas en coma flotante, incluso las calculadoras modernas más modestas tienen resoluciones de salida de al menos seis cifras significativas.

 

Páginas relacionadas

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