Gurpil

Oinarrizko makina elementu bat da, eta makina sinpleen taldean sailkatu ohi da.

Gizakiaren asmakuntza funtsezkotzat jotzen da, suarekin batera. Garraioa ikaragarri errazteaz gainera, hainbat tresna eta gailutan, funtsezko elementua da, errota, tornu eta abarretan, adibidez.

Gurpilaren ezaugarri garrantzitsuena honako hau da: biratu arren gurpilaren puntu bat beti kontaktuan dagoela lurrarekin eta kontaktu puntu honek ez duela abiadurarik lurrarekiko, hots, ez da irristatzen (edo behintzat hori da helburua). Hori da gurpilaren oinarrizko printzipioa. Irristatzean sortzen den marruskaduraz, indarra ezabatzea lortzen da, eta gurpila mugitzeko egin beharreko lana txikiagoa da.

Jatorrizko forman, gurpil bat material gogor eta iraunkor baten bloke zirkular bat da, non zulo bat egin den haren erdian. Zulo horretatik, ardatz baten kojinetea sartzen da, eta ardatz horretan biratzen duen gurpilaren inguruan, momentu eragile sortzen da. Gurpil eta ardatz multzoa sei makina sinpleenetako bat da. Plataforma edo karga-kaxa baten azpian bertikalki jartzen denean, gurpilak horizontalean biratzen duen ardatz karga astunak garraiatzeko aukera ematen du. Modu hori da artikulu honek jorratuko duen gai nagusia, baina gurpilak beste aplikazio asko ditu, eta horiek dagozkien artikuluetan jorratzen dira: horizontalki jartzen denean, ardatz bertikalean biratzen duen gurpilak ematen du materialei forma emateko erabiltzen den mugimendu birakaria (adibidez, buztingilearen gurpil bat); lema bati edo gurpildun ibilgailu baten direkzio-mekanismoari lotutako zutabe batean muntatuta dagoenean, ontzia edo ibilgailuaren norabidea kontrolatzeko erabil daiteke (adibidez, itsasontzi baten lema edo auto baten bolantea); biradera edo motor batera konektatzen denean, berriz, gurpilak energia gorde, askatu edo transmiti dezake (adibidez, inertzia-bolantea). Gurpil-izpi batean torkea sortzeko den gurpilak eta indar aplikatua duen ardatz batek, izan ere, indar hori desberdina bihur dezake Gurpil-izpi desberdin batean, baita abiadura lineal desberdin batekin ere.

Euskaraz, Gurdi eta bil-en du jatorria. Gaztelaniaz, berriz, rueda hitza latinezko rota hitzetik dator. Bestalde, wheel ingeles hitza ingeles zaharretik dator hweol, hweogol hizkuntza aitzingermanikotik, hwehwlan, *hwegwlan, aitzinindoeuroperar *k^wek^wlo- *k^wel- (biratu, mugitu) erroaren forma hedatutik. Indoeuroparraren barruko ahaidetasunak barru hartzen dute islandierako hjól (gurpila, pneumatiko), grezierazko κύκλος kúklos, sanskritoko chakra, azken biek «biribil» edo «gurpil» esan nahi dute.

Gurpila garai eta kultura ezberdinetan asmatu izana litekeena bada ere, historialarien ustez, Mesopotamiakoak dira lehen gurpilak, neolitoaren bukaerakoak, eta piezaren lehen erabilera eltzegile-tornua dela dirudi. Hala ere, hori, gaur egun ere, ez da hain argi, proba zaharrenek ere ez baitute bermatzen gurpil bidezko benetako garraiobiderik zegoenik, edo oso data desberdinez dataturik daude. Zur trinkozko disko-gurpilaren asmakuntza Neolitiko berantiarrean kokatzen da, eta Brontze Goiztiarraren Aroa ekarri zuten beste aurrerapen teknologiko batzuekin batera ikus daiteke. Horrek esan nahi du gurpil gabeko zenbait milurteko igaro zirela, baita nekazaritza eta zeramika asmatu ondoren ere, Neolitiko aurrezeramikoaren garaian.

• K.a. 4500-3300 (Kobrearen Aroa): buztinlari-tornuaren asmakuntza; egur trinkoko lehen gurpilak (ardatzarentzat zulo bat duten diskoak); lehen ibilgailu gurpildunak; zaldiaren etxekotzea.
• K.a. 3300-2200 (Lehen Brontze Aroa).
• K.a 2200-1550 (Brontze Aro ertaina): Gurpil-izpidun gurpilaren eta orgaren asmakuntza.

 

Autore gehienen ustez, gurpila K.a. V. milurtekoan asmatu zen, Mesopotamian, Al-Ubayyid garaian (K.a. 4500 inguruan), Ilgora Emankorra izeneko eskualde zaharrean, hasieran buztingile-gurpilaren funtzioarekin.

Gerora, gurdietan erabiltzen hasi ziren, eta, animaliek tiraturiko gurdien erabilerarekin batera, Mundu Zaharrean zehar zabaldu zen gurpila. Badirudi Europara eta Mendebaldeko Asiara K.a. IV. milurtekoan zabaldu zela, eta, K.a. III. milurtekoan, Indo ibarreko kulturara. Hala ere, ezagutzen den gurdi-gurpil zaharrena Eslovenian aurkitu zen.

Barbieri-Bajak (2000) uste du K.a. 2000. urtearen inguruan bazirela ibilgailu txinatar gurpildunak, nahiz eta erreferentzia zaharrena K.a. 1200 ingurukoa den.

Amerikako kulturetan ez zen hedatu garraiorako baliagarri liratekeen animalia handien faltagatik eta lurraldearen irregulartasunak erabilera mugatuko zukeelako, agian. Ekonomikoki erabilerarik ukan ez bazuen ere, bertako kultura batzuek behintzat ezagutzen zuten gurpila, europarren etorrera baino lehenagoko gurpildun jostailuak topatu baitira.

Batzuetan, K.a. 6500-5100 bitarteko Halaf kulturari ematen zaio gurpildun ibilgailu baten lehen irudikapena, baina hori zalantzazkoa da, ez baitago frogarik halafarrek ibilgailu gurpildunak erabiltzen zituztenik, ezta zeramikazko gurpilak ere. Gurpil aitzindariak, tournette edo gurpil geldo izenekoak, Ekialde Ertainean, K.a. V. milurtekoan ezagutzen ziren. Lehen adibideetako bat Tepe Pardisen (Iran) aurkitu zuten, eta K.a. 5200 eta 4700 arteko gisa datatu zen. Harriz edo buztinez eginda zeuden, eta erdian larako bat zutela lotzen ziren lurrari, baina indar handia eskatzen zuten biratzeko. Buztingileen benetako gurpilak, libreki biratzen eta gurpil eta ardatz mekanismoa dutenak, Mesopotamian (Irak) garatu ziren, K.a. 4200-4000 inguruan.​ Gordetzen den adibiderik zaharrena, Ur-en (gaur egun Irak) aurkitu zen, eta K.a. 3100 ingurukoa da.​ Indo Ibarreko Zibilizazioan (K.a. IV. milurtekoko zibilizazioa eta gaur egungo India eta Pakistan hartzen duena) ere gurpilak aurkitu dira.

Gurpildun mugimenduaren zeharkako ebidentziarik zaharrena, buztinezko gurpil miniatura gisa aurkitu zen Itsaso Beltzaren iparraldean, K.a. 4000 baino lehenagokoa. K.a. IV. milurtekoaren erdialdetik aurrera, ebidentzia Europa osoan trinkotzen da jostailuzko gurdi, antzezpen edo arrastotan. Mesopotamian daude, sumeriar zibilizazioko Eanna de Uruk barrutiko buztin-oholetan aurkitutako bagoi gurpildunen irudikapen piktografikoak, K.a. 3500-3350 ingurukoak. Gurpildun ibilgailuen aztarnak K.a. IV. milurtekoaren bigarren erdi aldean agertu ziren, ia aldi berean, iparraldean (Maikop kultura), Kaukasoko hegoaldean eta ekialdeko Europan (Kukuteni kultura). Ibilgailu gurpildun baten irudikapenak, K.a. 3631 eta 3380 urteen artekoak, Poloniako hegoaldeko Bronozize-ontzian agertu ziren, Inbutu-ontzien Kulturaren indusketen kokalekuan.​ Hurbileko Olszanican, 2 m zabaleko atea egin zen gurdiak sartzeko; bihitegi hori 40 m luze zen; 3 ate zituen, eta 5000 eta 7000 urte arteko gisa datatu zen; kultura neolitikokoa zen, Banda-zeramikaren kulturakoa.​ Dauden gurpil eta ardatzeko konbinazio baten frogak dira Esloveniako Stare Gmajnen, Ljubljanatik (Eslovenia) gertu aurkitutakoak, hala nola Ljubljanako paduretako zurezko gurpila, bi desbideratze estandarren barruan datatuta daudenak: K.a. 3340-3030 urteen artean eta ardatza K.a. 3360-3045 urteen artean.​ Europako Neolito Goiztiarraren bi gurpil eta ardatz mota ezagutzen dira; bagoi mota bat, non gurpilak eta ardatzak batera biratzen duten (Ljubljanako paduretako gurpilaren antzera) eta Baden Hungariako kulturarena (ardatzak ez du biratzen). Biak K.a. 3200-3000 ingurukoak dira.​ Historialari batzuen ustez, gurpil bidezko ibilgailua Ekialde Hurbiletik Europara zabaldu zen, K.a. IV. milurtekoaren erdialdean.

 

Lehenengo gurpilak zurezkoak ziren, ardatzarentzat zulo bat zutenak. Lehen gurpiletako batzuk zuhaitz-enborren xerra horizontalekin egiten ziren. Zuraren egitura irregularra dela eta, zuhaitz enborraren xerra horizontal batekin egindako gurpil batek taula luzeekin egindako pieza biribilduekin egindako batek baino txikiagoa izan behar du.

Erradiodun gurpila oraintsuago asmatu zen, eta ibilgailu arinagoak eta azkarragoak egitea ahalbidetu zuen. Zurezko erradiodun gurpilen lehen adibide ezagunak Sintashta kulturaren testuinguruan aurkitzen dira. Kultura hori K.a. 2000. urtean datatzen da, Krivoye lakutik gertu. Geroxeago, Kaukasoko zaldi-kulturek erradiodun gerra-gurdiak erabili zituzten hiru mendeetan. Greziako penintsulan barneratu, eta, bertan, Mediterraneoko herriekin bat egin zuten, azkenean, Grezia klasikoa sortzeko zibilizazio minoikoaren nagusitasuna hautsiz eta Esparta preklasikoa eta Atenas buru zituztenak sendotu ondoren. Gurdi zeltek burdinazko haguna ezarri zuten gurpilaren inguruan, K.a. I. milurtekoan.

Txinan, K.a. 2200. urtearen inguruko gurpil-aztarnak aurkitu dira Pingliangtai izeneko Longshan kulturaren aztarnategian. Yanshin, Erlitou kulturaren hiri batean, ere, antzeko aztarnak aurkitu ziren, K.a. 1700. urtearen ingurukoak. Txinako lehen erradiodun gurpilen frogak Qinghaitik datoz, K.a. 2000 eta 1500. urteen artean datatutako aztarnategi bateko kubo motako bi gurpilen bidez.

Britainia Handian, 1 m inguruko egurrezko gurpil handi bat aurkitu zuten Must Farm aztarnategian, Ekialdeko Anglian, 2016. urtean. K.a. 1100. urtetik 800. urtera bitartekoa da objektua, eta Britainia Handian aurkitutakorik osoena eta zaharrena da. Gurpilaren kuboa ere bertan dago. Inguruan aurkitutako zaldi-hezur batek adierazten du gurpila zaldiz tiratutako gurdi baten zati izan zitekeela. Gurpila piloteen gainean eraikitako kokaleku batean aurkitu zen, hezegune batean. Horrek esan nahi du kokalekuak nolabaiteko lotura zuela lur idorrarekin.

 

Nahiz eta gurpilaren erabilera ez zabaldu Amerikan europarrekin izandako kontaktua baino lehen, zenbait artefaktu gurpildun txiki aurkitu dira (haurrentzako jostailu gisa identifikatuak) Mexikoko gune arkeologikoetan. Horietako batzuk, gutxi gorabehera, K.a. 1500ekoak dira. Kolonaurreko Amerikan gurpilaren erabilera zergatik ez zen eskala handian garatu azaltzeko hainbat hipotesi daude: esklaboen ugaritasuna edo gurpil gaineko gurditik tiratzeko erabil zitezkeen animalia handi etxekoturen eza, besteak beste.​ Kolonaurreko garaietan, Amerikako abereen seniderik hurbilena, Ameriketako bisontea, ez zuten inoiz menderatu bertako amerikarrek; duela 12.000 urte arte hainbat zaldi-espezie bizi izan ziren, baina litekeena da indiarrek edo klima-aldaketak haiek desagerrarazi izana.​​ Mendebaldeko hemisferioan etxekotutako tamaina handiko animalia bakarra llama da, zama-animalia, baina ez da egokia tiro-animalia gisa, gurpildun ibilgailuak arrastatzeko, eta horien erabilera ez zen Andeetatik askoz haratago zabaldu europarren etorreraren garaian.

Dinastia Arkaiko Aldian, K.a. XXVII. eta XXV. mendeen artean, datatutako hilobi batean aurkitu zuten Ur-eko estandartea, eta eguneroko bizitzako eta gerrako hainbat eszena irudikatzen ditu.

Lehenengo gurpilak egurrezko disko sinpleak ziren; erdian, zulo bat zuten, ardatz batean sartzeko. Erradiodun gurpila asmatu ondoren, ibilgailu azkarragoak eta arinagoak egin ziren, Andronovo kulturan (K.a. 2000-1200), Erdialdeko Asiaren iparraldean.

Gurdien gurpilen inguruan burdinazko zinta bat ezartzea, K.a. I. mendean sortu zen, herri zelten artean, eta, gainera, herri horiek izan ziren lehenak zurezko disko gogor batzuek erabiltzen ardatzean errodamendu bakun gisa. Ondoren, erromatarrek brontzezko eraztunak erabili zituzten errodamendu gisa, abatz moduan. Garai hartan, Danimarkako gurpilgileek zurezko arrabolak zituen kojinete-sistema bat probatu zuten, gurpila marruskadura txikiagoarekin birarazten zuena.

Ez zen aldaketa handirik izan XIX. mendera arte, orduan orokortu baitzen makinen fabrikazioan metalen erabilera. 1880ko hamarkadan, gurpilentzako pneumatikoak asmatu ziren (hasieran bizikletarentzat) eta XX. mendean era askotako aleazioen gurpilak egin ziren. Hortik aurrera, gurpilaren bilakaera automobilaren garapenaren parekoa izan zen, erresistentzia handiagoa, lurrarekiko atxikidura handiagoa eta higadura txikiagoa eskatzen baitzuen. Arazo nagusia, zulaketak, kamerarik gabeko lehen pneumatikoak agertzearekin konpondu zen, 1959tik aurrera.

Erdi Aroan eta Pizkundean hobekuntza teknikoak asmatu ziren, eta hidraulika- eta militar-makinetan erabili ziren. Ondoren, Industria Iraultzarekin, gurpila momentu eragileak transmititzeko erabiltzen hasi zen, batez ere, eta makinen zibilizazioaren elementu nagusia bihurtu zen.

 

2003ko otsailean, Esloveniako hiriburutik (Ljubljana) 22 km hegoaldera, K.a. 3350etik K.a. 3100era bitarteko antzinatasuna duen gurpil bat aurkitu zen. Bere ardatzarekin batera aurkitu zen; 72 cm-ko diametroa du, eta lizar-egurrez egina dago; ardatzak gurpilekin batera biratzen zuen, eta haritzezkoa zen, gogorragoa.​ Bestalde, Ur-eko estandartea deritzona, Hego Mesopotamiako Ur hiritik datorrena, K.a. 2500ekoa gutxi gorabehera, onagroz tiratutako gurdi bat irudikatzen du, gordetzen den gurdi batean erabilitako gurpilaren irudikapenik zaharrena.

 

Zurezko gurpil trinko baten hiru zati Blair Drummond Mossen (Forth harana, Eskozia) aurkitu ziren. Britainia Handiko ibilgailuen garraioaren ebidentziarik goiztiarrena dira, K.a. 1255. urtekoak datatu baitzen.

Gurpilak, seguru asko, ohorezko lekua merezi du asmakizun handien edozein zerrendatan. Zibilizazio industrializatua ezinezkoa da hura gabe. Haren asmakuntza, agian, saihestezina zen, baina denbora asko behar izan zuen gizakiaren ondoan agertzeko. Zibilizazio askok, inkek eta aztekek barne, ez zuten gurpildun ibilgailurik. Gurpilaren erabileraren ebidentziarik zaharrena (Sumeriako piktograma bat, Irak modernoan) K.a. 3500. urtekoa da. Handik aurrera, asmakizuna berehala zabaldu zen Mendebaldeko mundu zaharrean.

 

Gurpildun ibilgailuak mugitzeko askoz lan gutxiago behar du pisu bera arrastaka eramanez baino. Mugimenduarekiko erresistentzia txikiaren arrazoia da egindako marruskadura-lana jada ez dagoela ibilgailuak ibiltzerakoan zapaltzen duen gainazalean, errodamenduetan baizik. Kasu sinple eta zaharrenean, kojinetea ardatza sartzen den zulo biribil bat baino ez da (irristatze kojinetea). Kojinete leun batekin ere, marruskadura-lana asko murrizten da, zeren:

• Lerradura-interfazeko indar normala arrastatze bakuneko indar bera baita.
• Ibilbide-distantzia jakin baterako, lerradura-distantzia murriztu egiten baita.
• Interfazeko marruskadura-koefizientea txikiagoa izaten baita.

Adibidea:

• 100 kg-ko objektu bat 10 m arrastaka eramaten bada gainazal batean zehar, μ = 0,5 marruskadura-koefizientearekin, indar normala 981 N-koa da, eta egindako lana (behar den energia) da (lana=indarra x distantzia) 981 × 0,5 × 10 = 4905 joulekoa.
• Orain, jarri objektuari 4 gurpil. Lau gurpilen eta ardatzen arteko indar normala bera da (guztira) 981 N. Demagun, zurarentzat, μ = 0,25 dela, eta gurpilaren diametroa 1000 mm eta ardatzaren diametroa 50 mm dela. Hala, objektuak 10 m mugitzen jarraitzen duen bitartean, marruskadura bidezko irristatze-gainazalak 0,5 m baino ez dira irristatzen. Egindako lana 981 × 0,25 × 0,5 = 123 joulekoa da; egindako lana arraste-lanaren 1/40ra murriztu da.

Energia gehigarria galtzen da gurpil–errepide interfazean. Horri errodadurarekiko erresistentzia esaten zaio, batez ere deformazioagatiko galera dena. Horretan, zenbait faktore dute eragina: lurzoruaren izaera, gurpilaren materiala, haizatzeak (pneumatikoen kasuan), balizko motorrak eragindako momentu garbiaren eta beste faktore asko.

Gurpil batek abantailak ere izan ditzake gainazal irregularrak zeharkatzean, gurpilaren erradioa irregulartasunak baino handiagoa bada.

Gurpila ez da berez makina bat, baina, ardatz bati errodamendu batekin lotuta dagoenean, gurpila eta ardatza sortzen ditu, makina sinpleetako bat. Gurpil eragile bat gurpilaren eta ardatzaren adibide bat da. Gurpilak gurpil eragileak baino lehenagokoak dira, 6.000 urtean. Zuhaitz enbor biribilak arrabolatzat erabiltzearen bilakaera da, karga astuna mugitzeko; praktika hori hain doa historiaurrera ezen oraindik datatu gabea dela.

•  
  Eltzegintzan eltzegile-gurpila edo tornua erabiltzen da.
•  
  Gurdiak gutxienez bi gurpil eduki behar ditu.
•  
  Polea.
•  
  Eskorga.
•  
  Noria.

Gurpila ziklo edo errepikapen erregular baten metafora kultural eta espiritual sendo bihurtu da (ikus Txakra, Haragitzea, Yin eta Yang, besteak beste). Horregatik, eta lurraren zailtasuna dela eta, gurpildun ibilgailuak debekatuta zeuden Tibet zaharrean. Txina zaharrean, gurpila osasunaren eta indarraren sinbolotzat hartzen zen, eta zenbait herrik etorkizuneko osasuna eta arrakasta iragartzeko tresnatzat erabiltzen dute. Gurpilaren diametroa etorkizuneko osasunaren adierazle da.

Gurpil horzduna aurrerapen-sinboloa da, hainbat testuingurutan ikusia, besteak beste, Panamako armarrian, Ohioko Estatuko Errepideen Patruilaren logotipoan eta Thailandiako Estatuko Trenbidearen logotipoan. Gurpila Indiako banderako irudi gailena ere da. Kasu honetan, gurpila legea da (dharma). Ijitoen banderan ere agertzen da, bere historia nomada eta jatorri indiarra adieraziz.

Brontze Aro ertainean, erradiodun gurpilak (gurdia) sartzeak nolabaiteko ospea eman zuela dirudi. Badirudi eguzki-gurutzeak esanahi bat duela Brontze Aroko erlijioan, aurreko eguzki-txaluparen kontzeptua ordezkatuz eta modernoagoa eta teknologikoki aurreratuagoa den eguzki-gurdia jarriz. Gurpila eguzki-ikurra ere bazen antzinako egiptoarrentzat.

• Motor