Le hula-hoop est l’un des jouets les plus célèbres de l’histoire, mais la science derrière elle a attiré peu d’attention. Certains d’entre nous sont des twirlers maîtres, tandis que d’autres ne peuvent pas gérer plus d’un tour. Alors, comment les hula-hoops empêchent-ils de tomber comme ils tourbillonnent, et pourquoi certains d’entre nous sont-ils meilleurs que d’autres?
Les hula-hoops modernes sont des anneaux en plastique que vous tournonnez autour de votre corps en déplaçant vos hanches. Ce mouvement pivotant est similaire à celui observé dans la danse hawaïenne connue sous le nom de Hula (d’où son nom).
Il existe des preuves d’humains faisant un tournoi de hula-hoop « jusqu’à 500 avant JC », a déclaré Olivia Pomerenkun doctorant en mathématiques à l’Université de New York. Il apparaît encore et encore « dans une myriade de cultures comme une forme de loisirs, de cérémonie religieuse ou d’exercice ».
Compte tenu de la longue histoire de l’activité, vous pourriez penser qu’il « a été étudié à mort à ce stade, mais ce n’est pas le cas », a déclaré Pomerenk à Live Science. Jusqu’à récemment, la recherche sur le tourbillon de hula-hoop était généralement limitée aux modèles bidimensionnels d’un cerceau à virevolter, « plutôt que le système 3D complet », a-t-elle noté. En tant que tel, ce travail antérieur ne pouvait pas répondre à la façon dont Hula-Hoops peut empêcher de tomber.
Dans une étude en 2024 publiée dans la revue PNAPomerenk et ses collègues ont décidé d’enquêter sur cette question à la tête.
« Notre laboratoire a tendance à graviter vers ces systèmes originaux et apparemment simples », a déclaré Pomerenk. « De nombreux problèmes que nous étudions, lorsqu’ils sont décrits, suscitent la réaction: » Attendez, comment personne n’a déjà résolu cela? » Ce problème de hula-hoop n’est pas différent. «
Pour faire la lumière sur la question, Pomerenk et ses collègues ont créé un robot miniature Hula-Hopers. Ils ont imprimé en 3D des articles en plastique qui mesuraient environ 6,7 pouces (17 centimètres) de hauteur et sont venus dans une variété de formes, telles que les cylindres, les cônes et le sablier. Ensuite, ils ont fait les formes gyrate avec un moteur pour tourbillonner autour des cerceaux d’environ 6 pouces (15 cm) de large et utilisé un logiciel informatique pour analyser les enregistrements vidéo à grande vitesse des mouvements résultants.
Les chercheurs ont constaté qu’un tourbillon stable du cerceau autour de ces robots était possible étant donné une gamme de mouvements de giration ou de corps. Pour un tourbillon stable, vous devez commencer par lancer le cerceau avec une quantité suffisante de vitesse dans le même sens que la giration de votre corps. Après ce moment, force centrifuge Et le frottement du roulement peut garder le cerceau tourbillonnant de manière stable.
Cependant, garder le cerceau contre pesanteur Pendant un temps important, est plus difficile. Idéalement, « le corps doit avoir des » hanches « pour fournir l’angle approprié pour pousser le cerceau, mais aussi une » taille « avec des courbes pour la maintenir en place », a déclaré l’auteur principal de l’étude Leif RistrophMathématicien appliqué et physicien expérimental à l’Université de New York.
Ces résultats suggèrent que les personnes ayant des formes de sablier peuvent être des cerceaux naturels. Cependant, « nous espérons que personne ne prend nos résultats pour signifier qu’ils ne peuvent pas hula-hoop à cause de leur forme de corps », a déclaré Ristroph à Live Science. « Nous pensons que tout le monde le peut, et peut-être que différentes formes pourraient faire un peu d’effort supplémentaire ou une stratégie différente de ce que nous avons étudié dans nos expériences. »
Les résultats aident non seulement à expliquer une activité familière mais mal comprise, mais peuvent également indiquer une variété d’applications impliquant « transformer un type de mouvement à un autre, ou suspendre et positionner des objets sans avoir besoin de les saisir ou de les saisir », a déclaré Ristroph.
Par exemple, avec juste une légère contraction de leur corps, un bon tourbillon de hula peut envoyer un cerceau volant dans de grandes orbites, a noté Ristroph. Cela pourrait inspirer de nouvelles façons de « récolter ou récupérer l’énergie des vibrations », a-t-il expliqué.
Une autre application possible pourrait impliquer le contrôle d’objets sans les tenir réellement, a déclaré Pomerenk. Par exemple, l’étude a présenté un moyen relativement simple de contrôler la position verticale d’un cerceau virevoltant le long d’un corps sans le saisir.
« Si vous pouvez hisser quelque chose ou déplacer quelque chose de manière contrôlée sans jamais le tenir dans un sens traditionnel, cela pourrait être utile dans la saisie robotique – par exemple, en tenant un ou plusieurs articles, ou même peut-être pour transporter efficacement des articles verticalement En usine ou en construction, « a déclaré Pomerenk.