Загадки крутящегося обруча: от древних игр до робототехники будущего

Удивительное движение обруча, известного как хулахуп, кажется простым и интуитивным, но за ним скрывается сложная физика. Свидетельства о кручении обручей, похожих на хулахуп, восходят к 500 году до нашей эры, однако, несмотря на долгую историю, научное изучение этого явления долгое время оставалось в стороне. Только недавно, с появлением новых технологий, исследователи смогли углубиться в изучение механики вращения хулахупа, особенно в трехмерном измерении.
Загадки крутящегося обруча: от древних игр до робототехники будущего
Изображение носит иллюстративный характер

Интерес к этой проблеме проявили в лаборатории Нью-Йоркского университета. Чтобы разобраться с физикой хулахупа, команда под руководством Лифа Ристрофа, прикладного математика и физика-экспериментатора, и Оливии Померенке, докторанта по математике, создали миниатюрных роботов. Эти 3D-печатные роботы высотой около 17 сантиметров, имели различные формы: цилиндры, конусы и песочные часы. Наблюдая за их взаимодействием с обручем шириной примерно 15 сантиметров, ученые смогли выявить ключевые факторы, влияющие на стабильное вращение.

Одним из важных условий успешного вращения является начальная скорость обруча, а также направление движения тела. Центробежная сила и трение между обручем и телом играют ключевую роль, помогая ему не падать. Но, как оказалось, форма тела также имеет немаловажное значение. Как объясняет Лейф Ристроф, для эффективного вращения необходимо наличие «бедер», создающих правильный угол для подталкивания обруча вверх, а также «талии» с изгибами, которые удерживают обруч на месте. Использование роботов с разными формами позволило подтвердить этот принцип.

Исследования Оливии Померенке показали, что, несмотря на кажущуюся простоту хулахупа, его физика до сих пор была недостаточно изучена. По её словам, лаборатория всегда интересовалась необычными и, на первый взгляд, простыми системами. Эти исследования, которые были опубликованы в 2024 году в журнале PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), не только раскрывают механику вращения обруча, но также имеют потенциал для применения в различных областях.

Использование принципов вращения хулахупа может пригодиться в робототехнике, где необходимо перемещать или удерживать объекты, не используя традиционный захват. Это открывает путь для создания роботов, способных поднимать и опускать предметы контролируемым образом. Кроме того, эти исследования могут быть использованы для разработки технологий сбора энергии из вибраций. Исследователи также считают, что их работа поможет в преобразовании одного типа движения в другой.

Ключевой вывод исследования заключался в том, что форма тела, а именно наличие выраженных «бедер» и «талии», существенно влияет на стабильность вращения обруча. Но Лиф Ристроф подчеркнул, что результаты исследования ни в коем случае не должны означать, что кто-либо не сможет крутить хулахуп из-за особенностей своей фигуры.

Таким образом, эта работа показывает, что даже в самых обыденных вещах могут скрываться сложные научные принципы. Изучение хулахупа, оказывается, не только увлекательное занятие, но и путь к созданию новых технологий в области робототехники и энергетике. От древних игр до роботов будущего – путь, который показывают исследования, которые, к тому же, связаны с такими известными загадками как способность самолета выполнять бочку, создание бесконечного отражения между зеркалами и устойчивость песочных замков.


Новое на сайте

19164Уязвимые обучающие приложения открывают доступ к облакам Fortune 500 для криптомайнинга 19163Почему ботнет SSHStalker успешно атакует Linux уязвимостями десятилетней давности? 19162Microsoft устранила шесть уязвимостей нулевого дня и анонсировала радикальные изменения в... 19161Эскалация цифровой угрозы: как IT-специалисты КНДР используют реальные личности для... 19160Скрытые потребности клиентов и преимущество наблюдения над опросами 19159Академическое фиаско Дороти Паркер в Лос-Анджелесе 19158Китайский шпионский фреймворк DKnife захватывает роутеры с 2019 года 19157Каким образом корейские детские хоры 1950-х годов превратили геополитику в музыку и... 19156Научная революция цвета в женской моде викторианской эпохи 19155Как новый сканер Microsoft обнаруживает «спящих агентов» в открытых моделях ИИ? 19154Как новая кампания DEADVAX использует файлы VHD для скрытой доставки трояна AsyncRAT? 19153Как новые китайские киберкампании взламывают госструктуры Юго-Восточной Азии? 19152Культ священного манго и закат эпохи хунвейбинов в маоистском Китае 19151Готовы ли вы к эре коэффициента адаптивности, когда IQ и EQ больше не гарантируют успех? 19150Иранская группировка RedKitten применяет сгенерированный нейросетями код для кибершпионажа
Ссылка