¿Alguna vez se ha puesto en la piel de alguien que vivió hace miles de años y se ha preguntado cómo vivía la gente hace mucho tiempo sin comodidades y tecnología modernas? Cómo fueron construidas? ¿Cómo se movía la gente si no había coches, carruajes o incluso bicicletas?
Imagine la necesidad de transportar materiales de construcción, como losas pesadas de roca, desde una cantera de roca hasta el sitio de su nuevo edificio, a kilómetros de distancia. ¿Cómo lo harías sin un camión con ruedas o incluso un carro rodante? De alguna manera, la gente lo hizo sin la ayuda de una rueda y un eje durante miles de años.
Aunque la rueda y el eje a menudo se asocian con seres humanos muy tempranos o «hombres de las cavernas», se inventó relativamente recientemente. Fue un invento tan complejo y desafiante que llegó mucho más tarde en nuestro tiempo aquí en la Tierra, durante un período de la historia humana llamado la Edad del Bronce.
Nadie sabe con certeza cómo se inventaron la rueda y el eje, pero sí sabemos que se inventaron durante una época en que los humanos ya habían comenzado a construir veleros y fundir aleaciones de metal como el bronce. Los historiadores creen que la rueda y el eje se remontan a más de 5.500 años y probablemente se desarrollaron por primera vez en Oriente Medio o posiblemente más al norte, en Europa del Este. Se considera una de las seis máquinas simples, junto con la palanca, la polea, el plano inclinado, la cuña y el tornillo.
¿Te imaginas un mundo sin rueda y eje? Muchos trabajos serían mucho más difíciles y el transporte ciertamente se vería muy diferente de lo que es hoy en día. De muchas maneras prácticas, la rueda y el eje hacen que el mundo gire (¡sin juego de palabras!).
Algunos podrían pensar que es extraño llamar máquina a una rueda y eje. En términos científicos, sin embargo, una máquina es simplemente algo que hace que una fuerza sea más grande. En otras palabras, cuando aplicas una fuerza a una máquina, aumenta el tamaño de la fuerza y aplica esa fuerza mayor en otro lugar.
Por ejemplo, un martillo es una máquina. Piensa en el trabajo que hace metiendo un clavo en un trozo de madera. Podrías intentarlo todo lo que pudieras sin un martillo, pero no podrías empujar un clavo en un trozo de madera con tus propias manos. Sin embargo, con un martillo puedes golpear la cabeza de la uña hasta que quede firmemente incrustada en la madera.
Entonces, ¿cómo una rueda y un eje hacen que una fuerza sea más grande? Piensa en ir de compras. Usted llena su carrito hasta el borde y lo rueda hasta el carril de pago y, en última instancia, hasta su automóvil. Ahora piensa en cuánta fuerza tendrías que usar para mover ese carro si no tuviera ruedas.
¿Te imaginas arrastrarlo por el suelo a través de la tienda y llevarlo a tu coche? Las ruedas multiplican la fuerza que usas para empujar el carro, reduciendo la fricción y agregando apalancamiento en el camino, para permitir que muevas una carga pesada con bastante facilidad.
La rueda y el eje también pueden multiplicar la velocidad y la distancia. Por ejemplo, cuando andas en bicicleta, aplicas fuerza al eje. El eje, a su vez, transfiere esa fuerza a la rueda adjunta, que es mucho más grande y le permite moverse más lejos y más rápido de lo que podría simplemente aplicar fuerza solo al eje.
Otros ejemplos de ruedas y ejes incluyen perillas de puertas, destornilladores, volantes e incluso batidores de huevos. Los científicos llaman a la cantidad por la cual una rueda y un eje multiplican una fuerza su ventaja mecánica. La ventaja mecánica de una rueda y un eje se puede calcular dividiendo el radio de la rueda por el radio del eje.
Por ejemplo, si el radio de una rueda es de 24 pulgadas y el radio de su eje es de cuatro pulgadas, entonces su ventaja mecánica es de 24 dividido por cuatro o seis. Una ventaja mecánica de seis significa que la rueda y el eje multiplican una fuerza seis veces o le permiten realizar una tarea utilizando una sexta parte de la fuerza que de otro modo necesitaría.