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Juan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasMaría RibesGastón Giribetgiro elíptico en mathurias and methodsexperimentos giro cintura elípticaMathurias and MethodsJuan Carlos GilMaríaFrancis Villatorofigura 6HulagopLagrangeGoogle ScholarResearchGateOlivia BuenoFigura 3HiperboloideCinturaMiguel Ángel Fernández San JuanUniversidad Rey Juan Carloscuna de NewtonHula-Hopfigura 2HéctorHula HopHéctor SocasS (slope)K (curvatura)
Experimentos giro cintura elíptica
Con
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Juan Carlos Gil continúa explicando detalles sobre el sistema ideal de levitación del Hulagop, refiriéndose a un capítulo específico en 'Mathurias and Methods' donde se explican los experimentos con giro elíptico.
…un montón de lanzamientos razonables; es decir, no hay que ser un supercampeón de acoplar y lanzar el aro de forma perfecta, sino que con hacerlo medio bien debería salir y todo esto, como os digo, es congruente con los experimentos que os contaba antes. Luego en Mathurias and Methods, en el capítulo cuando se dedican a explicar todo con más detalle, prueban con giro elíptico, el giro de la cintura del cuerpo elíptico. Con un elipse de relación de aspecto 2, dos veces más alta que ancha, o más ancha que alta, dependiendo de si la ves oblonga o, ¿cómo es? Oblonga o lata, ¿no? En fin, y resulta que la cosa no cambia excesivamente, ¿vale? Se deforma este atractor, pero no, y bueno, y el atractor ya no es un punto, sino que es una cosa periódica, que se llama ciclo límite A mí se me ocurría, leyendo el artículo, que sería posible que…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil plantea preguntas sobre los factores que influyen en el movimiento del hula-hop, incluyendo la habilidad y la forma del cuerpo.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #11habilidad y forma del cuerpo hula-hopgiro de las caderas en hula-hoplibro entendiendo la física de los juguetes…ecuatorianos, por ejemplo, pues sepan a qué nos referemos En fin, es un sistema muy sencillo pero desencadena un montón de preguntas como ¿cuál es la forma adecuada de iniciar el movimiento? ¿Cómo levita? ¿Cómo se mantiene suspendido a pesar de la gravedad? ¿Hacerlo girar es cuestión de habilidad o influye, por ejemplo, la forma del cuerpo? ¿Y cómo afecta, por ejemplo, el tipo de giro que le imprimes a las caderas? Pues hay un libro de 2023 que se titula Entendiendo la física de los juguetes, principios, teoría y ejercicios, donde Miguel Ángel Fernández San Juan, que es catedrático de física de la Universidad Rey Juan Carlos, analiza un montón de estos juguetes populares con física, bueno, con física que tiene cierta gracia, pues como el balancín, la cuna de Newton, el yo-yo, el slinky, ¿sabéis lo que es? Es ese muelle que si se suelta desde una altura durante unos instantes parece quedarse suspendido en el aire, porque no desciende como un todo, sino que el paquete... Es como el coyote, ¿no? En los dibujos del correcaminos, que se queda suspendido hasta que…
Juan Carlos Gil reflexiona sobre la naturaleza del contacto entre el aro del hula-hop y el cuerpo, planteando dudas sobre si este contacto se interrumpe.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #17hula hop como puntos contacto mecánicosaro cintura movimiento deslizantemovimiento hula hop rodante intermitentecontacto aro cuerpo hula-hopfricción aro piel atletagiro caderas hula-horta…platinos Hay puntos de contacto de fricción, que otro ejemplo de la industria automovilística sería el embrague, ¿verdad? Rotación como debisagras e incluso adhesivos, que se mantienen en contacto por fuerzas de adhesión que pueden ser naturales o inducidas. Bueno, pues el Hula Hop es un caso complejo que potencialmente podría involucrar varios de estos, desde luego es rodante, el punto de contacto del aro con la cintura cambia constantemente, podría ser deslizante, no está del todo claro si además de ser rodante parte del movimiento alrededor pues desliza es desde luego, o podría serlo, mejor dicho, intermitente. ¿El contacto entre el aro y el cuerpo se pierde alguna vez o no? Y bueno, y obviamente el punto de contacto se involucra fricción entre el aro y la piel o la ropa que lleve puesta el atleta, pues que permiten que el giro de las caderas imprima el giro del hula-horta. En resumen, que entender esta actividad, que por cierto está resurgiendo, decías tú que nos retrotallía hace años; está resurgiendo en popularidad cuando he puesto a mirar esto. Hay un ejercicio que llaman hooping y ahora hay academias que te ponen a hacer…
Juan Carlos Gil describe un experimento para estudiar la levitación del Hulagop, explicando cómo se imprimen objetos en 3D, se recubren con goma y se les lanza un aro de plástico mientras giran.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #8impresión 3d cuerpos de rotaciónhiperboloides como reloj de arenaradio de giro centímetro cuerpoaro plástico lanzamiento manohula-hop escala persona…esencia lo que hacen en este estudio es plantear un modelo en dos dimensiones, siguiendo lo que se había hecho antes, ya veremos Otro en tres dimensiones y además hacen experimentos para contrastarlos Los experimentos son muy divertidos, lo que han hecho ha ¿Sido imprimir una serie de objetos, cuerpos de rotación en 3D, que luego forran con goma para que haya suficiente fricción? Usan cilindros, conos e hiperboloides. Los hiperboloides son el cuerpo de rotación de una hipérbola, como un reloj de arena, si quieres, ¿vale? Los hacen pequeñitos, de pocos centímetros, por ejemplo, y los hacen girar en un círculo también, con un radio solamente de un centímetro. Y se les lanza, cuando están girando, se les lanza a mano un pequeño aro de plástico de 7,4 centímetros en el mismo sentido de rotación que el cuerpo. Estas escalas que he dicho son congruentes razonablemente a otro nivel de escala con una persona y un hula-hop de verdad. El sistema está rotando así y muy ingeniosamente le ponen un espejo a 45 grados encima y así grabando con una cámara de alta velocidad desde un lateral, pues ven tanto el movimiento lateral como por encima; tienen las dos cositas a la vez. Capturan digo el…
Juan Carlos Gil describe el comportamiento de un hiperboloide durante un experimento sobre la levitación del Hulagop, observando que se mantiene suspendido a una altura específica.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #6levitación del hulagop sin contactocilindro incapaz de levitar arohulagop y cuerpo sin pérdida contactolevitación del hulagopaltura crítica conos geometríacomportamiento cilindros experimento gilaro asciende vértice conohiperboloide levitación hulagopaltura específica hiperboloide gilcomportamiento reloj de arenafigura 3 cuantifica experimentos hulagophulagop levitación cono no aptohiperboloide apto para hula hopdatos figura 3 distintas alturas coloresángulo sag artículo científicoángulo desviación problema hulagopfigura dos levitación hulagopcírculos centro giro cuerpo…recomendamos ver los vídeos que ponen los autores en los materiales suplementarios, en este caso, si te interesa, es obligatorio porque son súper chulos y fácilmente de entender, obviamente. Son chismes dando vueltas con aros cayéndose o haciendo cositas. Bueno, pues en los experimentos consiguen, en todos los casos observan que no hay pérdida de contacto, que es una cosa que podría plantearse, ¿no? No hay pérdida de contacto entre el hula hop y el cuerpo, ¿vale? Cualitativamente, dependiendo de la forma, para empezar, el cilindro no es capaz de ninguna forma de hacer levitar el aro. Con cilindro siempre se cae. Héctor, somos cilindros, ¿no? Nos identificamos, o sea que ya hay poco más que decir; luego, en los conos, se observa una cosa muy curiosa. En los conos resulta que hay una altura inicial crítica, que depende de la geometría y de las distintas velocidades de tal forma que si el punto de lanzamiento está por debajo de esa altura crítica, el aro cae, pero si está por encima, el aro asciende. Asciende y os podéis imaginar que arriba hay un vértice con lo cual se pierde por arriba; eso a los humanos con los brazos no nos va a pasar, pero en un cono no se puede mantener dependiendo de la altura inicial o cae o sube y Finalmente con el hiperboloide, este chisme así con forma de reloj de arena, sí se mantiene suspendido en un gran rango de las condiciones. Lo veremos luego. Pero me resultó curiosísimo que se mantiene suspendido ligeramente por debajo de la cintura, del punto más estrecho, no en el punto más estrecho, sino ligeramente por debajo. Bueno, pues para cuantificar los experimentos presentan en la figura 3, muy chula, ¿6 tiradas para cada cuerpo a distintas alturas representadas por distintos colores? Usando el cono como el cuerpo no apto para el hula hop porque o se cae o sube y también el hiperboloide como cuerpo apto, como el que va a conseguir hacerlo bailar. Y pintan cómo esto evoluciona con el Tiempo, según el tiempo de giro ¿El qué? Pintan la altura, la altura del aro, la zeta, sobre los cuerpos tridimensionales, el ángulo de flexión, que es el aro, es el ángulo del Hula-Hop respecto de la horizontal, que llaman sag en inglés y representan en el artículo por letra griega sigma y por último el ángulo de desviación que llaman delta, que es el ángulo definido por los tres círculos del problema en el plano que son el centro del cuerpo que gira, el centro del giro del propio cuerpo y el centro del aro. Hay tres círculos y eso definen con eso un ángulo. En la figura 2, esto es difícil de explicarlo con palabras únicamente; en la figura 2 se ve muy bien esto. ¿Qué se observa en esta figura 3 entonces? Primero la altura. En los tres lanzamientos altos con el cilindro, perdón, con el cono, que son rojo, verde y azul oscuro en la figura, el Kulahop efectivamente se pierde por arriba, mientras que los tres bajos lo…
Juan Carlos Gil explica cómo la sincronización del giro en un experimento de levitación del Hulagop implica que las caderas se dirigen hacia adelante cuando el hula-hop gira y está frente al observador.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #4 · Palabras #15levitación hulagop gravedad centrífugahiperboloide punto contacto juan carlos gilzeta igual a cero hiperboloideángulo flexión converge cinco gradosalineación centro cuerpo cilindro boloideángulo desviación tiende a cerohula hop alineado líneaalineación puntos experimento levitaciónfenómeno observado juan carlos gilanalogía visual levitación hulagophula-hop girando alrededor personasistema de referencia ojos juan carlosgiro directo hacia afuera dotdesfase de 180 jolajobcaderas hacia delante hula hop…lanzamientos altos con el cilindro, perdón, con el cono, que son rojo, verde y azul oscuro en la figura, el Kulahop efectivamente se pierde por arriba, mientras que los tres bajos lo hace por debajo. Sin embargo en el hiperboloide da igual, da igual porque En los lanzamientos que se lanzan un poquito altos baja ligeramente hasta quedarse en este punto en el que se sostiene, en su punto del contacto, mientras que se inclina ligeramente por efecto de la gravedad y la fuerza centrífuga pues lo lanza hacia afuera. Se quedan, a esta escala que estamos hablando, en el hiperboloide como un centímetro por debajo de la cintura, que para el caso del hiperboloide es lo que llaman zeta igual a cero. Segundo, el ángulo de flexión este que os comentaba, que es difícil de visualizar, ¿vale? Pero converge a valores muy pequeños, aproximadamente 5 grados, tanto para el cilindro como para el boloide o sea que se alinean centro de cuerpo, centro de giro de cuerpo y centro del hula hop se quedan prácticamente alineados en una línea y finalmente el ángulo de desviación, lo que os he dicho antes era el ángulo de flexión, perdón, el sag este sobre la horizontal se quedan aproximadamente a menos, a 5 grados hacia abajo, ligeramente inclinado respecto del punto de contacto El ángulo de desviación de los tres círculos, ese tiende a cero, se quedan perfectamente alineados Por tanto, cuando la cosa se pone a girar, eventualmente hay una sincronización, sea como sea que la cosa empieza, entre el giro y el cuerpo y el hula hop. A mí me resulta bastante sorprendente, de tal forma que los tres puntos permanecen perfectamente alineados. ¿Y cómo se alinean? Porque hay dos posibilidades. Bueno, pues se alinea con el centro de giro hacia afuera del cuerpo. Incluso con los dibujos me costaba entenderlo, pero con esta analogía yo lo he conseguido entender, así que espero que vosotros. Parece que ponerse en el hula-hop girando en una persona. Tú eres la persona, con lo cual nos llevamos el sistema de referencia a tus ojos y es más fácil de entender, ¿vale? Sácalo, Héctor, sácalo. Venga, lo tengo aquí. Pues cuando el hula hop está girando y lo tenemos justo delante, entonces es que tenemos las caderas hacia delante. Es decir, se sincroniza de esa forma. Podría ser al revés, ¿por qué no? A esto lo llaman, este giro; bueno ya tenía los nombres en análisis previos, lo llaman giro directo hacia afuera. D-O-T, Direct Outward Twirling, y contradice la representación anterior y la mayor parte de los estudios que pensaban que era al revés D-I-T, Direct Inward Twirling, de tal forma que en ese caso habría un desfase de 180, cuando el jolajob tienes delante, pues estarías con las caderas hacia atrás. Bueno, pues no, resulta que no es así. Es decir, este movimiento D o T, no voy a Volver a decirlo en inglés, es horroroso. Es el atractor, es el atractor de la dinámica del hula hop, al menos en el plano. Como digo, esto es razonablemente difícil de visualizar, sobre todo con mi explicación no perfecta. Recomiendo de nuevo mucho ver los…
Juan Carlos Gil continúa explicando detalles sobre el sistema ideal de levitación del Hulagop, refiriéndose a un capítulo específico en 'Mathurias and Methods' donde se explican los experimentos con giro elíptico.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1giro elíptico en mathurias and methodsexperimentos giro cintura elíptica…un montón de lanzamientos razonables; es decir, no hay que ser un supercampeón de acoplar y lanzar el aro de forma perfecta, sino que con hacerlo medio bien debería salir y todo esto, como os digo, es congruente con los experimentos que os contaba antes. Luego en Mathurias and Methods, en el capítulo cuando se dedican a explicar todo con más detalle, prueban con giro elíptico, el giro de la cintura del cuerpo elíptico. Con un elipse de relación de aspecto 2, dos veces más alta que ancha, o más ancha que alta, dependiendo de si la ves oblonga o, ¿cómo es? Oblonga o lata, ¿no? En fin, y resulta que la cosa no cambia excesivamente, ¿vale? Se deforma este atractor, pero no, y bueno, y el atractor ya no es un punto, sino que es una cosa periódica, que se llama ciclo límite A mí se me ocurría, leyendo el artículo, que sería posible que…
Francis Villatoro pregunta a Juan Carlos Gil si quería añadir algo sobre el modelo de giro elíptico, confirmando que este es bidimensional.
Habla: Francis VillatoroPalabras #3modelo de giro elíptico bidimensionalatractor extraño en modelo 2dforzamiento introduce tercera dimensión tiempo…A mí se me ocurría, leyendo el artículo, que sería posible que en algunos casos apareciese un atractor extraño, Francis, pero no, no comentan nada de eso, ellos hablan solamente de un ciclo límite, lo cual, bueno, a lo mejor en la realidad aparece caos. Vale, con giro elíptico, medio, no pasa nada. ¿Querías decir algo, Francis? Un pequeño comentario. En principio el modelo es 2D. Sí, seguimos en 2D. Entonces, en 2D es muy excepcional que aparezca el caos, el atractor extraño, salvo que haya un forzamiento que introduzca una, entre comillas, tercera dimensión con el tiempo. Pero en El modelo 3D probablemente sí haya; habrá el ciclo límite, será un atractor que tendrá una cuenca de atracción y en la parte externa de la cuenca de atracción si habrá comportamiento. Aparecerá una mariposa de Lorenz, no necesariamente una mariposa de Lorenz,…
Juan Carlos Gil agradece una contribución y comenta sobre una revista científica. Se discute un modelo en dos dimensiones (2D) y cómo las ecuaciones se destruyen al probar una sección elíptica del cuerpo central.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #4modelo en dos dimensionesecuaciones integrables sección elípticaformación de hoy lagrangemodelo tridimensional levitación…ahí bailando con el hula hoop por los pasillos, ahí con el arito dándole vueltas? He oído que en Latinoamérica lo llaman aro simplemente. Aro, aro, sí. ¿Se ha visto un par de tipos con el pasillo o son estos los del paper este que está contando Juan Carlos? Gracias, gracias por contribuir a la reputación de esta casa de estudio. Bueno, es un penaz que no está mal la revista. Bueno, están viendo el modelo en 2D y habíamos pasado a que habían hecho giro elíptico y que la cosa no cambiaba sustancialmente Sin embargo, también prueban la sección elíptica pero del cuerpo, el que gira, el cilindro o lo que sea del centro Y ahí la cosa se destruye, las ecuaciones no son integrables, el sistema, vamos, la formación de hoy Lagrange no les funciona con lo que prueban así que dicen que lo dejan para el futuro, lo cual bueno es un poquillo bajón, pero luego pasan al modelo 3D que es el que estábamos todos esperando para atender a la levitación, no se había hecho antes, nadie Ha estudiado un Gola Hop en tres dimensiones, ¿qué cosas? ¿Cuánto queda por hacer? ¿Quién decía que la física se había acabado a principios del siglo XX? ¿Cuánto nos queda por saber, cuando dice la gente? Ustedes los científicos solo conocen. Me encanta la…
Juan Carlos Gil resume un conjunto de experimentos realizados para validar un modelo teórico, comparando los resultados experimentales con las predicciones basadas en diferentes geometrías de hiperboloides y velocidades de rotación.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3ecuaciones predicen posición anillo hula-hopparámetro adimensional slope ecuación 2estabilidad equilibrio parámetro k paperhiperboloides formas distintasvelocidades rotación parámetros adimensionalesaltura equilibrio baile hula-hopfigura 6 experimento modelo experimentalpredicción teórica coincide experimentos…que es inestable; tiene un punto en el que todas las fuerzas se igualan pero es absolutamente inestable y otro estable, ligeramente más arriba, en vertical, del inestable, pero por debajo de z igual a cero. ¿Os acordáis cómo el giro que veían en los vídeos? era justo por debajo de la cinturita? Pues eso predicen perfectamente estas ecuaciones y por eso el anillo se queda ahí colgandero un poquito por debajo de la cintura. Pues nada, con todo esto siguen torturando las ecuaciones de forma bastante compacta y finalmente derivan dos parámetros adimensionales que caracterizan globalmente el problema, con solo dos Uno que llaman S de slope, pendiente, es la ecuación 2 en el artículo, que da cuenta del equilibrio cuando este valor S es igual a 1 y otro que llaman K de curvatura, curvatura con K, es la ecuación 4 del paper y establece la condición de estabilidad, es decir, que el equilibrio sea estable y es cuando este parámetro K es mayor que 1. Bueno, pues se lian a hacer nuevos experimentos explorando este par de parámetros adimensionales con un montón de hiperboloides de formas distintas y distintas velocidades de rotación. Miden la altura de equilibrio a la que se produce el baile del hula-hop y se presenta todo esto en la figura 6 comparando el experimento con el modelo este experimental. En la figura, los distintos colores son eso, distintas geometrías de los hiperboloides y no voy a entrar en más detalles; el mensaje final es que la predicción teórica coincide muy bien con los experimentos. Sobre todo llega. A ser cualitativa la coincidencia, de tal forma que las barras de error están dentro de los símbolos gorditos que usan. Pues cuanto más cerrado es el hiperboloide, el hiperboloide es muy abierto, pues la cosa funciona ligeramente peor. ¿Cómo gira de forma…
Juan Carlos Gil explica cómo el movimiento vertical del aro depende de la forma del cuerpo, incluyendo cintura, caderas y rodillas.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #2 · Palabras #2movimiento vertical del aro caderasfuerza centrífuga equilibrio juan carlosforma del cuerpo cintura y caderasparaboloides sin rodillas maríamodelo teórico equilibrio hula-hopmovimientos elípticos efecto equilibrioaplicabilidad modelo teórico humanos…dos dimensiones de tal forma que el aro entra en resonancia con el giro del cuerpo, en el que el giro es hacia afuera, ¿os acordáis? El D o T, delante cuando estamos con las caderas hacia delante. Esto es un proceso puramente en plano y para que se produzca. Solo tienes que lanzar el aro con una suficiente velocidad en el sentido de giro de las caderas. La fuerza centrífuga y la resistencia, recordad que era fundamental para el equilibrio, se darán cuenta del resto; no harán el resto para el movimiento. Y luego hay un proceso vertical, que depende fundamentalmente de la forma, de la formita del cuerpo, que como hemos visto, se necesita cintura y caderas; y María añadiría, y rodillas. Bueno, los paraboloides estos no tienen rodillas, pero es necesario, que también es bastante intuitivo, ¿no? Los humanos no tenemos ni forma circular ni somos capaces de hacer giro perfectamente circulares, pero bueno, el hecho de que los movimientos elípticos que exploran en el artículo den lugar a efectos débiles en equilibrio, bueno, pues nos hacen pensar que posiblemente este modelo sea razonablemente aplicable incluso para los humanos Y finalmente, pues toda esta dinámica tan razonablemente compleja se ha capturado en dos parámetros adimensionales que describen todas las observaciones en un rango de geometrías, en un régimen muy amplio de geometrías y cinemáticas. Comentan un caso al final…
Juan Carlos Gil explica cómo se puede lograr la levitación de un hula-hop utilizando control activo, incluso con sistemas inestables como un cono.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #15levitación hula-hop control activocono sistema inestable juan carlos gilbucle cerrado ecuaciones levitación hula hopmodelo numérico levitación persona cónica…que describen todas las observaciones en un rango de geometrías, en un régimen muy amplio de geometrías y cinemáticas. Comentan un caso al final muy interesante, sobre todo desde el punto de vista de la ingeniería, y es que incluso con equilibrios. Inestables, tú puedes conseguir la levitación haciendo control activo, ¿vale? Con el cono, si se te va la cosa más rápida, pues si te va para arriba, haces girar al cono un poquito más lento, de forma activa, y al revés, si se te va para abajo, lo haces girar más rápido para que suba. Incorporan una estrategia sencilla, lineal, en bucle cerrado a las ecuaciones y demuestran cómo efectivamente, mediante integración, mediante el modelo numérico, son capaces también de hacer levitar el hula hop en una persona cónica. Una persona gónica podríamos decir que es un conocido. ¡Hala! ¡Dios! Bueno, y acaban, pues como hacemos todos en los artículos, intentando justificar aplicaciones útiles. Bueno, pues dicen que podría ser esto útil, ahora que tienes unas ecuaciones cerradas, para modelar, en fin, situaciones robóticas en las que necesites mover…