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Juan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasMaría RibesGastón Giribethula hop como puntos contacto mecánicosaro cintura movimiento deslizantemovimiento hula hop rodante intermitentecontacto aro cuerpo hula-hopfricción aro piel atletagiro caderas hula-hortahooping resurgimiento en popularidadhula hop mejora tujuan carlos gil analiza hoopinghooping y aplicaciones robóticasmodelos idealizados de hoopinggravedad en modelos de hoopingdinámica compleja del hoopingequilibrio y estabilidad del arointeracción aro y cuerpo humanochisme móvil nuestro cuerpoJuan Carlos GilHula HopMaríaFigura 3HulagopS10SELFS (slope)K (curvatura)América LatinaJuan CarlosLatinoaméricaHéctor SocasMiguel Ángel Fernández San JuanUniversidad Rey Juan Carloscuna de Newtonfigura 6Google ScholarResearchGateOlivia Bueno
Modelos idealizados de hooping
Con
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Juan Carlos Gil comenta sobre el 'hooping', una actividad relacionada con el uso de hula-hop, y su posible relevancia para aplicaciones robóticas.
…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 girar el hula hop para mejorar tu Capacidad física. Bueno, pues que esta actividad, digo, es relevante, puede ser relevante para aplicaciones robóticas. Y sin embargo, solo se ha estudiado mediante modelos idealizados en dos dimensiones, ignorando la gravedad, que hombre, a mí a priori así me parece que es algo bastante como relevante; bueno pues aún así en los modelos en dos dimensiones ya la dinámica que aparece no es nada sencilla. Pero bueno, como digo, dos dimensiones se queda. muy corto porque el problema gracioso, el problema divertido sería explicar cómo se alcanza el equilibrio y la estabilidad del aro ahí meneando las caderas porque hay un punto de contacto de nuevo entre aro y persona que está explorando un chisme móvil que es nuestro cuerpo que además tiene una forma no trivial, en fin, cuando empezamos a abundar en el problema nos damos cuenta que no es tan Sencillo y aquí es donde entra efectivamente el artículo que se titula Fuerzas de contacto moduladas geométricamente permiten la levitación del Hulagop. Publicado como decía Héctor en PNAS, en los Proceedings of the National Academy of Science, pues el 30 de…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil reflexiona sobre cómo actividades aparentemente simples, como el hula-hop, pueden tener una física compleja y poco estudiada.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #12física compleja del hula hopanálisis profundo hula hoparo en américa latinahabilidad y forma del cuerpo hula-hopgiro de las caderas en hula-hoplibro entendiendo la física de los juguetes…Proceedings of the National Academy of Sciences, sobre este tema, sobre el arito este, que yo pensaba que cuando vi el título que sería algo de la irritación magnética, pero no, no, no; es sobre la propia dinámica del bailecito este. Es hula hop clásico, ¿no? Es curioso como a veces cosas tan aparentemente triviales o que creemos que, por fin, intuitivamente, pues sabemos cómo funcionan, pues acaban teniendo una física complicada, ¿vale? E incluso a veces nunca se ha estudiado, o sea, es Hula Hop, nunca se había hecho un análisis profundo, bueno, luego lo veremos más tarde Efectivamente se llama Hula Hop y en muchos sitios de América Latina solamente aro, lo digo para que si nos están oyendo nuestros amigos 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 comenta sobre el 'hooping', una actividad relacionada con el uso de hula-hop, y su posible relevancia para aplicaciones robóticas.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1hula hop como puntos contacto mecánicosaro cintura movimiento deslizantemovimiento hula hop rodante intermitentecontacto aro cuerpo hula-hopfricción aro piel atletagiro caderas hula-hortahooping resurgimiento en popularidadhula hop mejora tujuan carlos gil analiza hoopinghooping y aplicaciones robóticasmodelos idealizados de hoopinggravedad en modelos de hoopingdinámica compleja del hoopingequilibrio y estabilidad del arointeracción aro y cuerpo humanochisme móvil nuestro cuerpo…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 girar el hula hop para mejorar tu Capacidad física. Bueno, pues que esta actividad, digo, es relevante, puede ser relevante para aplicaciones robóticas. Y sin embargo, solo se ha estudiado mediante modelos idealizados en dos dimensiones, ignorando la gravedad, que hombre, a mí a priori así me parece que es algo bastante como relevante; bueno pues aún así en los modelos en dos dimensiones ya la dinámica que aparece no es nada sencilla. Pero bueno, como digo, dos dimensiones se queda. muy corto porque el problema gracioso, el problema divertido sería explicar cómo se alcanza el equilibrio y la estabilidad del aro ahí meneando las caderas porque hay un punto de contacto de nuevo entre aro y persona que está explorando un chisme móvil que es nuestro cuerpo que además tiene una forma no trivial, en fin, cuando empezamos a abundar en el problema nos damos cuenta que no es tan Sencillo y aquí es donde entra efectivamente el artículo que se titula Fuerzas de contacto moduladas geométricamente permiten la levitación del Hulagop. Publicado como decía Héctor en PNAS, en los Proceedings of the National Academy of Science, pues el 30 de…
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 #20impresión 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 explica los resultados de un experimento sobre la levitación del Hulagop, señalando que en todos los casos se observa la ausencia de pérdida de contacto entre el hula hop y el cuerpo.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #17levitación del hulagop sin contactocilindro incapaz de levitar arohulagop y cuerpo sin pérdida contacto…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…
Juan Carlos Gil describe la metodología de un experimento sobre levitación del Hulagop, explicando cómo los autores presentan datos en la figura 3 para cuantificar los resultados.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #9figura 3 cuantifica experimentos hulagophulagop levitación cono no aptohiperboloide apto para hula hopdatos figura 3 distintas alturas colores…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…
Juan Carlos Gil describe el quinto modo de comportamiento del sistema ideal de levitación del Hulagop, explicando que implica una oscilación entre valores positivos y negativos en el ángulo.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #9oscilación ángulo levitación hulagopsistema de referencia cuerpo hulagopgiro rotación sistema hulagop…puntos; son atractores, pero son puntos en este modelo ideal, que están en la figura como puntitos azul oscuro. Están el DOT y el DIT, el de giro hacia afuera y el de giro hacia adentro, si queréis, o en la situación 180 grados respecto al giro de delante. Y el quinto modo es un comportamiento en el que en el ángulo este que os comento oscila entre valores positivos y negativos. Esto hay que ver el vídeo, creo que es el S10, porque no te puedes ni imaginar cómo el, obviamente no es que el hula hop vaya en un sentido y rápidamente se ponga a girar en el otro no, es respecto del giro de rotación del cuerpo, con lo cual en los vídeos ponen la vista normal desde un sistema de referencia exterior y el sistema de referencia respecto del cuerpo, y ahí sí, el aro va hacia un sentido y se para y vuelve a otro, que obviamente es un modelo idealizado, que con disipación no aparece. En el chat de YouTube pregunta Oscar Tugores si el twerking aplica para esto, puede salir cualquier cosa. Me alegro que hagas esa pregunta, porque el twerking es un acoplamiento de todos los músculos del cuerpo humano y aquí vamos a ver que existe un…
Héctor Socas se refiere a una situación curiosa relacionada con el modelo Hulagop y pregunta si la gente que baila con hula hoops por los pasillos podría estar relacionada con un artículo científico mencionado por Juan Carlos.
Habla: Héctor SocasSignificado #13hula hoop y modelo hulagopartículo científico juan carlos…el modelo 2D y que le decepcionaba la ausencia de atractores extraños y mariposas de Lorenz. Sí, resultaba muy sencillo, sobre todo cuando no había disipación. Estamos hablando de un artículo de gente de tu universidad, Gastón; hemos confirmado que era la... ¿Se ha visto un par de tipos por 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…
Juan Carlos Gil explica cómo se analizan las fuerzas de sustentación vertical utilizando fórmulas matemáticas para comprender el comportamiento de un hula-hop.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #16fórmulas cerradas sustentación verticalángulo de contacto constante conocomponente vertical lineal alturahula-hop superior al peso…incorporan al modelo matemático la coordenada Z, obviamente, el ángulo este de flexión sobre la horizontal sigma y, importantísimo María, la forma en vertical de la zona de contacto del cuerpo con el giro. Hay que tener cinturita, vamos, quiere decir, ¿no? Hablan otra vez fórmulas cerradas, en este caso para la sustentación vertical en función de la altura, y consideran que el equilibrio se alcanza cuando esta fuerza combinada, que tiene una expresión grandecita, pues contrarresta, como no, el peso del hula-hop. y nada, con esto analizan cómo se comportan cono y hiperboloide, que se comportan distinto y efectivamente el cono, como sabéis, tiene un ángulo de contacto constante, es la derivada de la pared del cono, con lo cual el componente vertical de la sustentación es simplemente lineal con la altura. de tal forma que si empiezas el giro cuando estás por encima del peso, pues el Hula-Hop, si eso es superior al peso, el Hula-Hop sube sin parar cada vez más y si empiezas por debajo del peso, pues gana la gravedad y el Hula-Hop se cae, que es completamente coherente con lo que veíamos en los experimentos. Y en el hiperboloide es lo fascinante de sistemas tan sencillos que dan lugar a física razonablemente rica: resulta que hay dos puntos de equilibrio, uno inestable, equivalente al del cono, que es inestable; tiene un punto en el que todas las fuerzas se…
Juan Carlos Gil explica cómo las ecuaciones permiten predecir la posición del anillo de hula-hop, situándolo justo por debajo de la cintura.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #11ecuaciones 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 reflexiona sobre la aplicabilidad del modelo teórico de equilibrio para sistemas como un hula-hop al cuerpo humano, a pesar de las diferencias en forma y capacidad de giro.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #4movimiento 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 humanosmodelo teórico hula hopparámetros adimensionales geometrías cinemáticasingeniería equilibrios sistemas complejoslevitación hula-hop control activocono sistema inestable juan carlos gilbucle cerrado ecuaciones levitación hula hopmodelo numérico levitación persona cónica…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 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…