Come fa un hula hoop a sfidare la gravità? Un gruppo di matematici della New York University ha cercato di rispondere a questa domanda e non solo. Le intuizioni degli esperiti hanno permesso che spiegano le dinamiche che coinvolgono l’hula hoop. Inoltre, esse indicano nuovi modi per sfruttare l’energia e migliorare i sistemi robotici.
Gli esperti hanno replicato in miniatura l’hula hoop in laboratorio. Sono stati esaminati varie forme e movimenti in una serie di sperimentazioni con un hula hoop robotico. Sono stati utilizzati corpi stampati in 3D dalle forme più disparate: coni, cilindri, clessidre ecc. Hanno voluto rappresentare le diverse forme umane ridotte di dieci volte.
Queste forme sono state fatte girare con l’ausilio di un motore che ha replicato i tipici movimenti dell’hula hoop. Durante l’esperimento su questi corpi sono stati lanciati cerchi aventi 6 pollici di diametro. Il tutto è stato documentato tramite dei video che catturavano tutti i movimenti. Leif Ristroph, professore associato presso il Courant Institute of Mathematical Sciences della New York University, commenta:
Eravamo specificamente interessati a quali tipi di movimenti e forme del corpo potevano sostenere con successo il cerchio e quali requisiti fisici e restrizioni sono coinvolti.
Esperimenti con l’hula hoop e le sue applicazioni
I risultati hanno dimostrato che non è un fattore dell’hula hoop la forma esatta del movimento o la forma della sezione trasversale del corpo. Infatti in tutti i casi analizzati è stato possibile, come afferma Ristroph, è stato possibile impostare buoni movimenti di rotazione dei cerchi attorno ai corpi senza alcun particolare sforzo.
Nonostante ciò, risultava difficile mantenere un cerchio sollevato contro la gravità per un periodo di tempo consistente. In questo caso era necessaria la presenza di uno specifico “tipo di corpo”: una superficie inclinata come fianchi e una forma sinuosa come vita. La prima caratteristica è utile per dare la spinta verso l’alto la cerchio; la seconda per tenere il cerchio in posizione. Sono stati realizzati diversi modelli matematici a partire dallo studio dell’hula hoop. Lo scopo era quello di derivare formule che spiegassero i risultati, che potessero servire per altri scopi.
Man mano che facevamo progressi nella ricerca, ci siamo resi conto che la matematica e la fisica coinvolte sono molto sottili e le conoscenze acquisite potrebbero essere utili per ispirare innovazioni ingegneristiche, raccogliere energia dalle vibrazioni e migliorare i posizionatori e i motori robotici utilizzati nella lavorazione e nella produzione industriale.
Leif Ristroph
