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Juan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasMaría RibesGastón Giribetoscilación ángulo levitación hulagopsistema de referencia cuerpo hulagopgiro rotación sistema hulagoptwerking aplicado al hulagopacoplamiento muscular cuerpo humanodesacoplamiento movimiento plano verticalpregunta oscar tugores chat youtubedisipación altera sistema levitación hulagopfigura 4d reduce regímenes a dosfricción provoca caída del hularotación constante para velocidades altasYouTubeOscar TugoresJuan Carlos GilHulagopHéctorPNASProceedings of the National Academy of ScienceFigura 3Héctor SocasFigura 4CS10SELFJuan CarlosLatinoaméricaMATLABEuler-LagrangeHula-Hopfigura 2vídeo número 9Hula HopAmérica LatinaMiguel Ángel Fernández San JuanUniversidad Rey Juan Carloscuna de Newton
Twerking aplicado al hulagop
Con
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Juan Carlos Gil responde a una pregunta planteada en el chat de YouTube por Oscar Tugores sobre si el 'twerking' es aplicable al sistema de levitación del 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 desacoplamiento muy claro entre el movimiento del plano y el vertical o sea que yo diría que no, ya ¿Qué preguntas? Bueno, pues la cosa graciosa, la cosa interesante es cuando hay una disipación aunque sea pequeña; con disipación la cosa cambia un montón. Es la figura 4D y de los cinco regímenes que teníamos antes, tres desaparecen y quedan los dos entendibles. El fracaso, haya fricción o no, si sigues lanzando despacio se te va a caer el hula. Y el de rotación constante, el de hacer girar la cosa decentemente que se produce para velocidades altas. Es decir, con fricción, en un caso razonablemente realista, solo hay un atractor es el DOT, el Direct Outward Whirling, el giro pa'lante, que era efectivamente lo que observaban en los experimentos. O sea, que es necesario que haya disipación para que se…
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 #19física 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 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 #18contacto aro cuerpo hula-hopfricción aro piel atletagiro caderas hula-horta…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 introduce un artículo científico titulado 'Fuerzas de contacto moduladas geométricamente permiten la levitación del Hulagop', publicado en los Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).
Habla: Juan Carlos GilSignificado #16 · Palabras #2artículo hulagop en pnaslevitación del hulagopfuerzas de contacto moduladas geométricamente…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 diciembre del año pasado, que como digo es el año pasado, pero es hace como tres o cuatro semanas: 20 de diciembre, o sea, publicaron ahí justo antes de... Tenían que justificar un artículo ese año, me parece ¿no? Sí, sí, aprovechamos entonces el paroncito este y veo que está ahí todavía colocándose sus auriculares y sus cosas, pero no pasa nada. ¡Ay, lo he conseguido! ¿Lo has conseguido? Sí, muy bien. Muy buenas, vengo del otro extremo del campus; hoy me echo todos…
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 #3levitación 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 #2alineación 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 hophula hop atractor dinámicovídeos número 9 hula hopdinámicas plano cono hiperboloideángulo inclinación grados hula hop…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 vídeos, y en este caso el número 9 es donde mejor se ve. Fijaos que las dinámicas en el plano son muy parecidas entre el cono y el hiperboloide, se alinean con D o T de igual forma, el ángulo de inclinación hacia abajo es muy parecido a 5 grados, aunque uno efectivamente acaba perdiéndose por arriba o por abajo y el otro se mantiene, pero que sean en el plano muy parecidos el cono y el hiperboloide va a justificar una cosa que os comentaré luego con el caso en tres dimensiones. Bueno, pues modelan el sistema en dos dimensiones, ¿vale? Para explicar cómo se produce esta sincronización parten con dos asunciones que han visto en los experimentos. Primero, que se mantiene efectivamente el contacto; esto lo modelan con una restricción…
Juan Carlos Gil sugiere que el modelo del sistema de levitación del Hulagop podría ser propuesto como ejercicio para estudiantes universitarios, aunque la integración analítica es imposible.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #12levitación del hulagop ejercicio universitariointegración analítica imposible simulaciones numéricasformalismo euler lagrange matlab integrador serie…coincidan en el punto de contacto tienen que ser iguales las dos fuerzas para que no se separen con esto montan el lagrangiano del sistema en 2D que solo tiene contribuciones cinéticas es así de sencillo Francis, realmente la ecuación es la número 9 En fin, se podría poner como ejercicio, digo yo que en primero de carrera, lo que pasa que obviamente eso no hay quien lo integre analíticamente, así que hacen simulaciones numéricas, se integran el formalismo de Euler-Lagrange y lo hacen con MATLAB, con un integrador que viene de serie en MATLAB Bueno, perdona Juan Carlos que te interrumpa, para un poco Salvar un poco la moral a los pobres estudiantes de física de primer curso, no; no creo que sea de nivel de primer curso, es más bien de nivel de segundo curso. Ya de un curso específico de mecánica en primer curso estudia física general y entonces la gran…
Juan Carlos Gil describe los diferentes regímenes de comportamiento del sistema ideal de levitación del Hulagop, explicando que cuando la velocidad es baja, el sistema simplemente cae.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #7hulagop sobre rotación velocidad grandecontra rotación hula giro inversovelocidad inicial pequeña hula no alcanza…4C y el fracaso, el modo este de fracaso está representado con el fondo en blanco Las figuras representan el espacio de velocidades y desviaciones, este ángulo que os comentaba, un ángulo típico Sale una foto mía en ese de fracaso, parece que hay una foto mía Pues nada, cuando la velocidad es pequeña la cosa cae, pero hay cinco regímenes, fijaos. Uno que llaman sobre rotación, over twirling, que en la figura 4C está en rosa, cuando la velocidad inicial es muy grande. Otro, contra rotación, fijaos, se pone a girar el Hula en el sentido contrario al lanzamiento para velocidades iniciales pequeñas. No consigue el Hula alcanzar al cuerpo en rotación y Luego los dos regímenes, digamos, más interesantes: El de rotación constante, vamos, el de Enrique y Ana, el de hacer bailar aquello bien, que son los circulitos azul oscuro, son unos puntos; son atractores, pero son puntos en este modelo ideal, que están en…
Juan Carlos Gil responde a una pregunta planteada en el chat de YouTube por Oscar Tugores sobre si el 'twerking' es aplicable al sistema de levitación del Hulagop.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1oscilación ángulo levitación hulagopsistema de referencia cuerpo hulagopgiro rotación sistema hulagoptwerking aplicado al hulagopacoplamiento muscular cuerpo humanodesacoplamiento movimiento plano verticalpregunta oscar tugores chat youtubedisipación altera sistema levitación hulagopfigura 4d reduce regímenes a dosfricción provoca caída del hularotación constante para velocidades altas…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 desacoplamiento muy claro entre el movimiento del plano y el vertical o sea que yo diría que no, ya ¿Qué preguntas? Bueno, pues la cosa graciosa, la cosa interesante es cuando hay una disipación aunque sea pequeña; con disipación la cosa cambia un montón. Es la figura 4D y de los cinco regímenes que teníamos antes, tres desaparecen y quedan los dos entendibles. El fracaso, haya fricción o no, si sigues lanzando despacio se te va a caer el hula. Y el de rotación constante, el de hacer girar la cosa decentemente que se produce para velocidades altas. Es decir, con fricción, en un caso razonablemente realista, solo hay un atractor es el DOT, el Direct Outward Whirling, el giro pa'lante, que era efectivamente lo que observaban en los experimentos. O sea, que es necesario que haya disipación para que se…
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 #10hula 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 #17fórmulas 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…