科学家确定了呼啦圈的完美“体型”

自 20 世纪 50 年代以来，呼啦圈一直是美国现代文化中不可或缺的一部分，但世界各地的人们参与类似活动的历史已有数千年。然而，保持完美旋转的物理原理仍然是个谜。这是任何人只要有足够的时间和精力就能做到的吗？还是我们当中就有天生的呼啦圈爱好者？研究人员最近使用专门设计的旋转机器人研究了这些动态——他们的发现首次为完美旋转提供了见解。

“看似简单的玩具和游戏往往涉及令人惊讶的微妙物理和数学，”纽约大学应用数学实验室的团队在周一发表于《美国国家科学院院刊》的研究中写道。“呼啦圈涉及这些问题以及其他与身体表面滚动接触点相关的问题，身体表面本身由旋转运动驱动，其几何形状预计会强烈影响呼啦圈的动力学。”

纽约大学数学副教授、资深研究作者莱夫·里斯特罗夫 (Leif Ristroph) 在周四的附带声明中表示：“像呼啦圈这样受欢迎、有趣又健康的活动竟然在基础物理学层面上都没有被理解，这让我们感到很惊讶。”

为了了解不同体型对呼啦圈运动的影响，里斯特罗夫和他的团队将多个 3D 打印模型放在机器人回转器上，这些模型形状各异，有灯泡、沙漏、矩形和其他形状，大约是人体十分之一大小。然后，他们将六英寸宽的呼啦圈扔到这些形状上，同时用高速视频记录下它们的运动。在分析结果后，研究人员发现，任何“体型”模型都可以让呼啦圈旋转起来。

“在所有情况下，不需要任何特殊的努力就可以让呼啦圈在身体周围做出良好的旋转动作，”里斯特罗夫说道。

然而，让呼啦圈继续转动又是另一回事。要长时间保持旋转，身体曲线往往是关键。更具体地说，身体曲线包括倾斜的“臀部”，以便以一定角度推动呼啦圈，以及足够的“腰部”，以支撑呼啦圈抵抗重力。