「フラフープ」ができるかどうかは体形に依存する

フラフープの物理的な挙動を数学的に検証する実験により、フラフープをうまく回せるかどうかに重要なのは回し方ではなく体形で、ずんどうな人ではフラフープを回し続けることはできないという身もフタもない結果が示されました。

ニューヨーク大学のリーフ・リストロフ准教授によると、フラフープは古典的で多くの人に親しまれているおもちゃであるにもかかわらず、フラフープが重力に逆らって空中に保持される物理的な仕組みという基本的な問題は、これまで解明されていなかったとのこと。

そこで、リストロフ氏らの研究グループは3Dプリンターでさまざまな体形の人を模した10分の1サイズの模型を作り、半径7.4cmのフラフープを回させる実験を行いました。

以下のムービーを再生すると、高速カメラで撮影した実験の様子を見ることができます。

実験の結果、どのような回転運動をさせるかや、体の断面が円形か楕円形かなどは重要な要素ではないことがわかりました。

フラフープの回し方よりも重要だったのは幾何学的形状、つまりどのような体形なのかで、例えば円筒形の模型はフラフープをほとんど回し続けることができず、円すい形もフラフープを一定の高さに保つことはできませんでした。

そして、最もフラフープを回すのに適した体形は腰がくびれた砂時計形であることが実験で判明しました。論文の記述によると、「フラフープを水平に保つには『ヒップ』と曲線の『ウエスト』のある傾斜面が必要」とのこと。

元論文のタイトルは、”Geometrically modulated contact forces enable hula hoop levitation（幾何学的に調整された接触力がフラフープの浮遊を可能にする）”です（論文をみる）。

当たり前の話のような気もしますが、論文が掲載されたPNASという雑誌は、アカデミーの会員でなければなかなか掲載が難しく、私などは投稿する気にもならかった高IFジャーナルでした。