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科学家发现了理想的让呼啦圈持续旋转的体格
呼啦圈的科学为我们提供了有关能源、机器人技术和人类运动的深刻见解。
来源:ZME科学呼啦圈是一种对抗重力的舞蹈。它有节奏的旋转不仅仅是儿童游戏；它激励健身爱好者并创造出令人眼花缭乱的表演者。但在简单的旋转塑料环之下隐藏着复杂的力的相互作用，到目前为止，这些力的相互作用仍未得到充分探索。纽约大学的一组数学家终于破解了呼啦圈的物理原理，揭示了远远超出操场的秘密。
游戏的物理学
游戏的物理学呼啦圈在 20 世纪 50 年代成为一种流行运动，但对于纽约大学的研究人员来说，它提出了一个永恒的问题：呼啦圈是如何保持向上的？ “我们很惊讶，像呼啦圈这样受欢迎、有趣又健康的活动竟然连基本的物理学层面都无法理解，”这项研究的资深作者、纽约大学科朗数学科学研究所副教授 Leif Ristroph 说道。
研究团队在应用数学实验室解决了这个难题，他们在那里设计了自己的呼啦圈机器人。这些微型模型以旋转的 3D 打印形状为特色——圆锥体、圆柱体和沙漏——所有这些都是为了模仿人类形态而设计的，但尺寸只有人类的十分之一。橡胶表面确保与刚性塑料圈的摩擦力，而高速摄像机则实时捕捉物理舞蹈。
他们的研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上，揭示了成功的呼啦圈运动取决于两个条件。首先，呼啦圈的轨道必须与旋转的物体同步，需要初始推力来匹配其速度和方向。但仅靠同步是不够的。要使铁环保持最佳高度，需要特定的体型：臀部倾斜以将铁环向上推，腰部弯曲以稳定其运动。
美国国家科学院院刊 美国国家科学院院刊什么塑造成功？
什么塑造成功？“其中涉及的数学和物理非常微妙，”Ristropho 说。