呼啦圈機器人揭示了保持環高空飛行背後的物理原理

為了保持呼拉圈在空中，保持體形確實有幫助。

旋轉吊環機器人的實驗揭示了這些旋轉環如何在重力作用下保持靜止。這機器人身體的形狀是一個關鍵因素，研究人員在 1 月 7 日報告美國國家科學院院刊。

該形狀需要有“臀部”——提供向上的力來抵消重力的斜坡。而“腰部”——像沙漏一樣的弧度——可以防止籃圈上下漂移和滑落。

受到格林威治村家附近表演者的啟發，紐約大學應用數學家萊夫·里斯特羅夫開始考慮呼拉圈的物理原理。他和同事意識到，之前的研究並沒有解釋圓環是如何保持在高處的。 （里斯特羅夫在解決奇怪的物理問題方面有著良好的記錄。他的小組最近研究瞭如果.)

因此，里斯特羅夫和同事們嘗試了一下。在實驗中，旋轉的圓柱形機器人無法阻止圓環滑落。它缺少當籃筐在傾斜形狀上擺動時產生的基本向上力。但有斜坡但沒有腰部曲線的錐形機器人也失敗了。如果環開始朝圓錐體的頂部移動，則向上的力會克服重力，環就會向上移動。如果環開始朝底部移動，則向上的力不足以使其保持在高處，它就會向下移動。但是一個沙漏形的機器人使圓環穩定地保持在高處。

無論體型如何，人們都應該能夠通過根據呼拉圈位置的變化來調整自己的旋轉來轉呼啦圈。事實上，研究人員能夠根據呼拉圈滑動的高度來調整迴轉速率，從而使錐形機器人能夠轉呼啦圈。

正確的發射在實驗中也很重要。如果籃圈開始太慢，嘗試就會失敗。在成功的訓練中，籃圈與旋轉的身體對齊，這樣籃圈和身體總是朝同一方向移動。里斯特羅夫說，這也是發射籃筐的最佳方式。

研究中得出的最後一個提示是：較大的呼啦圈對初學者有好處——可以通過較慢的旋轉來支撐它們。