¿Cómo desafía la gravedad el hula hoop?
La sorprendente ciencia del aro de hula-hoop: cómo su forma y movimiento podrían revolucionar la robótica y la obtención de energía, según los matemáticos.
Por Enrique Coperías
El hula hoop es un aro, generalmente de plástico, aluminio o madera, utilizado como juguete, herramienta de ejercicio y circense. Se gira alrededor de la cintura, las extremidades u otras partes del cuerpo mediante movimientos rítmicos que combinan coordinación, equilibrio y fuerza.
Originario de diversas culturas que usaban aros en rituales y juegos, el hula hoop moderno ganó popularidad en la década de 1950. Además de ser divertido, ofrece beneficios físicos como mejorar la condición cardiovascular, trabajar y desarrollar los músculos que conforman el centro del cuerpo, conocidos como músculos del core, y aumentar la flexibilidad. Su simplicidad y versatilidad lo convierten en una actividad accesible para todas las edades.
El hula-hula es una actividad tan común que rara vez nos detenemos a reflexionar sobre las intrigantes preguntas que plantea desde el punto de vista científico: por ejemplo, ¿qué permite que un aro de hula-hula se mantenga girando, desafiando la gravedad? ¿Influye la forma del cuerpo en el éxito al usarlo?
La física tras el aro
Un equipo de matemáticos ha abordado estas cuestiones, y se han topado con hallazgos que no solo explican la física detrás del fenómeno del hula hoop, sino que también abren nuevas posibilidades en el diseño energético y la robótica.
Por primera vez, los resultados explican de manera integral la dinámica matemática y física del hula-hula.
«Queríamos entender qué tipos de movimientos y formas corporales permiten mantener el aro girando y cuáles son las restricciones físicas involucradas», señala Leif Ristroph, profesor del Instituto Courant de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Nueva York y autor principal del estudio, que aparece publicado en la r4¡evista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
El éxito en la práctica del hula hoop requiere de un tipo de cuerpo con la inclinación y la curvatura adecuadas. Cortesía: NYU’s Applied Mathematics Lab
Para responder a las incógnitas físicas que rodean al hula hoop, los investigadores diseñaron una serie de experimentos que llevaron a cabo en el Laboratorio de Matemáticas Aplicadas de la Universidad de Nueva York.
Utilizando figuras humanas en miniatura impresas en 3D, como cilindros, conos y formas de reloj de aren, a una décima de escala, estudiaron los movimientos de hula hoop con un enfoque robótico. Estas formas, impulsadas por motores para replicar los movimientos humanos, interactuaron con aros de aproximadamente 15 centímetros de diámetro, mientras cámaras de alta velocidad capturaban los detalles de los movimientos.
Los experimentos mostraron que ni la forma específica del movimiento rotacional ni la sección transversal del cuerpo, esto es, círculo frente a elipse, determinaban el éxito en mantener el aro girando. Según Ristroph, «en todos los casos se lograron buenos movimientos sin necesidad de un esfuerzo especial».
Este gif está tomado de un vídeo de alta velocidad de los experimentos con un hula hoop robótico, cuya forma de reloj de arena mantiene el aro levantado y en su sitio. Cortesía: NYU’s Applied Mathematics Lab
Sin embargo, mantener el aro elevado contra la gravedad presentaba un desafío adicional. Esto requería un «tipo de cuerpo" especial», según los autores, con características específicas: una superficie inclinada a modo de caderas para proporcionar el ángulo adecuado y una forma curvada como cintura para estabilizar el aro en su lugar.
«Hay muchos tipos de cuerpos —explica Ristroph en una nota de prensa de la Universidad de Nueva York. Y añade—: Algunos tienen las inclinaciones y curvaturas necesarias para facilitar el movimiento, mientras que otros requieren más esfuerzo. Esto podría explicar por qué algunas personas parecen ser naturales con el hula hopp y otras no».
Implicaciones más allá del hula-hoop
Los investigadores también desarrollaron modelos matemáticos para describir estas dinámicas y generar fórmulas matemáticas que podrían aplicarse en otros campos.
«Nos sorprendió descubrir que una actividad tan popular y saludable como el hula-hoop no había sido analizada siquiera desde el nivel más básico de la física —comenta extrañado Ristroph. Y continúa—: A medida que profundizábamos, nos dimos cuenta de la sutileza de las matemáticas y la física implicadas».
En palabras de Ristroph, «estos conocimientos podrían inspirar avances en ingeniería, como cosechar energía de vibraciones y mejorar los posicionadores y motores robóticos utilizados en la fabricación industrial».
Estos hallazgos no solo transforman nuestra comprensión de un pasatiempo clásico, sino que también prometen abordar innovaciones tecnológicas en áreas clave, desde la robótica hasta el aprovechamiento energético. Al final, el hula-hoop no es solo diversión: es un puente hacia descubrimientos que podrían redefinir cómo interactuamos con la física y la tecnología. ◾️
Información facilitada por la Universidad de Nueva York
Fuente: X. Zhu, O. Pomerenk, L. Ristroph. Geometrically modulated contact forces enable hula hoop levitation. PNAS (2025). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2411588121
