呼啦圈机器人揭示了保持环高空飞行背后的物理原理

为了保持呼拉圈在空中，保持体形确实有帮助。

旋转吊环机器人的实验揭示了这些旋转环如何在重力作用下保持静止。这机器人的身体形状是一个关键因素，研究人员在 1 月 7 日报告美国国家科学院院刊。

该形状需要有“臀部”——提供向上的力来抵消重力的斜坡。而“腰部”——像沙漏一样的弧度——可以防止篮圈上下漂移和滑落。

受到格林威治村家附近表演者的启发，纽约大学应用数学家莱夫·里斯特罗夫开始考虑呼拉圈的物理原理。他和同事意识到，之前的研究并没有解释圆环是如何保持在高处的。 （里斯特罗夫在解决奇怪的物理问题方面有着良好的记录。他的小组最近研究了如果.)

因此，里斯特罗夫和同事们尝试了一下。在实验中，旋转的圆柱形机器人无法阻止圆环滑落。它缺少当篮筐在倾斜形状上摆动时产生的基本向上力。但有斜坡但没有腰部曲线的锥形机器人也失败了。如果环开始朝圆锥体的顶部移动，则向上的力会克服重力，环就会向上移动。如果环开始朝底部移动，则向上的力不足以使其保持在高处，它就会向下移动。但是一个沙漏形的机器人使圆环稳定地保持在高处。

无论体型如何，人们都应该能够通过根据呼拉圈位置的变化来调整自己的旋转来转呼啦圈。事实上，研究人员能够根据呼拉圈滑动的高度来调整回转速率，从而使锥形机器人能够转呼啦圈。

正确的发射在实验中也很重要。如果篮圈开始太慢，尝试就会失败。在成功的训练中，篮圈与旋转的身体对齐，这样篮圈和身体总是朝同一方向移动。里斯特罗夫说，这也是发射篮筐的最佳方式。

研究中得出的最后一个提示是：较大的呼啦圈对初学者有好处——可以通过较慢的旋转来支撑它们。