呼啦圈的科学秘密:你的体型很重要

知新了了 2025-01-21 09:58:24

一项新的研究表明,呼啦圈的天赋可能更多地取决于你的体型,而不是你的技术,该研究还将这些发现与机器人和能源科学的潜在创新联系起来。

来自纽约大学(NYU)的研究人员对身体形状简单的呼啦圈机器人进行了测试,分析了机器人的形状和运动的差异如何影响旋转呼啦圈的物理特性。

来自纽约大学的数学家雷夫·里斯特罗夫说:“我们特别感兴趣的是,什么样的身体运动和形状可以成功地转起呼啦圈,以及涉及哪些物理要求和限制。”

呼啦圈机器人的横截面形状(圆形或椭圆)和机器人的旋转运动对呼啦圈的效果没有影响,但对呼啦圈保持上升时间有影响的是所使用的机器人的形状。

最成功的机器人形状是那些结合了倾斜的“臀部”来推动呼啦圈,以及狭窄的“腰部”来保持呼啦圈的位置的形状 —— 例如,梨形的形状效果很好,而灯泡形的机器人则完全不行。

“人们有许多不同的体型 —— 有些人的臀部和腰部有倾斜和弯曲的特征,有些人则没有,”里斯特罗夫说。

“我们的研究结果或许可以解释为什么有些人天生就是呼啦圈运动员,而有些人似乎需要格外努力。”

研究人员还研究了呼啦圈是如何开始的。任何尝试过的人都知道,起步速度是至关重要的:如果太慢,或者加上太慢的旋转运动,呼啦圈就会掉下来。

该团队制作了数学模型来解释他们看到的运动,并将研究结果扩展到其他类型的运动。这些模型在任何情况下都很有用,在这种情况下,物体可以在不被抓握的情况下移动和控制。

例如,通过运动使机器人就位,以及利用机械系统振动产生的能量,是优化呼啦圈运动的物理学可以为未来研究提供信息的两个领域。

我们现在能说的是,你可能会把你的呼啦圈能力很大一部分归功于你的体型 —— 如果你仔细观察,即使是看似简单的动作和活动也能揭示出许多迷人的科学。

“我们很惊讶,像呼啦圈这样流行、有趣、健康的活动,甚至在基本的物理水平上都没有被理解,”里斯特罗夫说。“随着研究的进展,我们意识到所涉及的数学和物理是非常微妙的。”

这项研究发表在《美国科学院院刊》上。

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