بواسطة روبوتات.. علماء يفككون أسرار الهولا هوب

قد تبدو حلقة الهولا هوب المتواضعة، والتي كانت صرعة لاكتساب الرشاقة في خمسينات القرن الماضي، وكأنها لعبة بلاستيكية بسيطة، لكن اتضح أن هناك بعض الفيزياء الرائعة وراء كيفية تمكنها من تحدي الجاذبية أثناء الدوران حول الخصر.

وبحسب "ستادي فايندز"، اكتشف فريق من مختبر الرياضيات التطبيقية بجامعة نيويورك أن نجاح حلقة الهولا هوب يتطلب أكثر من مجرد حركة الورك؛ فهو يتطلب هندسة دقيقة للجسم، وأنماط حركة تخلق شكلًا فريداً من أشكال الرفع الميكانيكي.

ويوضح ليف ريستروف، الباحث الرئيسي من معهد كورانت للعلوم الرياضية بجامعة نيويورك: "كنا مهتمين بشكل خاص بأنواع حركات الجسم والأشكال التي يمكنها حمل الحلقة بنجاح وما هي المتطلبات والقيود المادية المشاركة".

وتماماً مثل المروحية التي تحتاج إلى حركات وزوايا شفرة محددة للبقاء في الهواء، فإن حلقة الهولا هوب تحتاج إلى ظروف معينة للحفاظ على مدارها الساحر حول الجسم.

عاملان رئيسيان

وباستخدام التجارب الروبوتية والنمذجة الرياضية، اكتشف الباحثون أن عاملين رئيسيين يحددان ما إذا كانت الطوق سيبقى في الأعلى أم سيسقط: يجب أن يكون لجسمك "وركان" (سطح مائل) و"خصر" محدد (منحنى الساعة الرملية).

وللتحقيق في هذه الديناميكيات، أنشأ الفريق حلقات هولا روبوتية مصغرة في مختبر الرياضيات التطبيقية بجامعة نيويورك.

لقد بنوا مؤدين ميكانيكيين بحجم عُشر حجم الإنسان، باستخدام أجسام مطبوعة ثلاثية الأبعاد بأشكال مختلفة، تضمنت أسطوانات ومخاريط وأشكال زائدة (أشكال الساعة الرملية) لتمثيل أنواع مختلفة من الجسم.

وتم تحريك هذه الراقصات الروبوتية بواسطة محركات تحاكي حركات الورك البشرية، بينما تم إطلاق حلقات بقطر 6 بوصات حولهن.

والتقطت الكاميرات عالية السرعة كل اهتزاز ودوران.

الجسم الإسطواني والمخروطي

وعندما حاولوا استخدام أسطوانة بسيطة، سقطت الطوق دائماً. وأثبت الشكل المخروطي فشله أيضاً، وإن كان بطريقة أكثر إثارة للاهتمام.

واعتماداً على المكان الذي أطلقوا فيه الطوق، فإنه إما يتسلق المخروط حتى يطير أو ينزلق لأسفل حتى يسقط.

الساعة الرملية

ولكن عندما اختبروا روبوتاً على شكل الساعة الرملية، حدث شيء سحري: فقد وجد الطوق نقطة حلوة مستقرة أسفل أضيق نقطة في الخصر.

ومن المدهش أن الباحثين وجدوا أن الشكل الدقيق لحركة الدوران أو ما إذا كان المقطع العرضي للجسم دائرياً أم بيضاوياً لم يكن له أهمية كبيرة.

وقال ريستروف: "في جميع الحالات، يمكن إعداد حركات دوران جيدة للطوق حول الجسم دون أي جهد خاص". ما يهم حقًا هو الحصول على التركيبة الصحيحة من المنحدرات والمنحنيات.

حجم الطوق

وأثبتت بعض النتائج ما يعرفه مدربو الهولا هوب بشكل حدسي لسنوات. مثلاً، غالباً ما يكون المبتدئون أكثر حظاً مع الحلقات الأكبر حجماً، ليس لأنها أسهل في الرؤية أو الإمساك بها، ولكن لأن نصف قطرها الأكبر يساعد في الواقع على خلق قوى أكثر استقراراً.

والمدهش أن وزن الحلقة لا يهم بقدر أهمية حجمها.

المصدر: موقع 24