Hula Hoopun Sarmacık Fizigini İnceleyen Yüksek Teknoloji Deprem Sensörleri

Kaynak: Pavel Danilyuk, Pexels

Hula hooping, adeten çocuk oyuncağı gibi görünse de, spor salonlarının vazgeçilmezi olan bu etkinliğin ardındaki fizik o kadar karmaşıktır ki, bilim insanları yıllardır hula hoop’un yerçekimine nasıl meyde okuduğunu anlamaya çalışıyor.

Bu küçük gizemi aydınlatmaya adanmış birden fazla bilimsel makale var: Bir kişinin kalçaları ve bacakları, basit bir oyuncakın havada dönmeye devam etmesi için sürtünme ve merkezkaç kuvvetleriyle nasıl işbirliği yapıyor? Hâlâ çözülmemiş bu soru, UC Berkeley’e bağlı bir mühendis ekibini, hareket izleme verilerini analiz etmek için yenilikçi bir yöntem kullanarak bu sorunu çözmeye yöneltti.

Son zamanlarda Nonlinear Dynamics dergisinde yayımlanan sonuçları, hula hooping konusundaki 20 yıllık yaygın görüşü sorguluyor—ayrıca hula hoop’un dönüşü gibi karmaşık mekanik sistemleri modellemenin daha iyi bir yolunu öneriyor ve bu da fizik rehabilitasyonu ve robotik gibi alanlarda faydalı olabilir.

00:00

UC Berkeley araştırma ekibi tarafından toplanan verilere dayalı olarak hoop’un hareketinin yeniden oluşturulması. Kaynak: UC Berkeley

Hoop’un yörüngesi ve sallanması birbirine bağlıdır

Önceki çalışmalar, iki ayrı hareket kümesinin—biri ileri-geri diğeri dikey bir zıplama—hoop’un vücut etrafındaki yörüngesini ve yukarı-aşağı sallanmasını ayrı ayrı kontrol ettiğine karar vermişti. Bu bulgulara ulaşmak için bu çalışmalar, devasa miktardaki veriyi en belirgin kalıplarına indirgemek için bileşen analizi olarak adlandırılan bir matematiksel yöntem kullandı. Ancak Berkeley ekibinin analizi, yörünge ve sallanmanın ayrılmaz şekilde birbirine bağlı olduğunu ortaya koydu—biri diğerini etkilediği için iki temiz kategoriye ayrılabilir değildi.

Mekanik mühendisliği profesörü ve lisans eğitimi için vekil rektör olan Oliver O’Reilly önderliğinde, Berkeley araştırmacıları başlangıçta hoop’un hareketini izleyerek önceki çalışmaların üzerine inşa etmeyi planladı; bunun için saniyede 120 kare dönel hız, ivme, yerçek kuvveti ve manyetik alan toplayan özel bir sensör kullandı.

Bu ek verilerin yaptıkları bileşenler analizi (principal component analysis), geçmiş ekiplerden tamamen farklı sonuçlara götürünce yaklaşımı değiştirip doğrusal olmayan bir matematiksel yöntemle verileri işlediler. Bu yöntem, uyluk, baldır ve ayak kemiklerinin halkanın dönmesini sürdürmek için birlikte çalıştığını, uyluk hareketinin ise oyuncakın dikey sallanmasından sorumlu olduğunu ortaya çıkardı. Önceki çalışmaların aksine, halkanın dönüşü ve sallanmasının temelden birbirine bağlı olduğunu gösterdiler.

Deprem sensörleri dönen bir halkayla buluşuyor

Hula hop’ın fiziğini altüst etmek çalışmanın asıl amacı değildi. Ayakkabı bağlarının nasıl çözülmesinin fiziğini daha önce incelemiş ve Star Wars‘in küresel droid’i BB-8’in nasıl yuvarlandığını analiz etmiş olan O’Reilly, önce hula hop için hangi vücut hareketlerinin gerekli olduğunu belirlemeye çalıştı.

İşbirlikçileri, yapısal mühendislik alanında doktora sonrası araştırmacı Chrystal Chern ve Beyrut Amerikan Üniversitesi’nde şimdi asistan profesör olan yeni mezun Berkeley doktora mezunu Theresa Honein, Chern’in normalde model binaların simüle edilmiş depremlere nasıl tepki vereceğini izlemek için kullandığı yüksek teknolojik sensörleri halkaya, sağ ayağa ve ayağa yerleştirmeye yarayan bir düzenek geliştirdi. (Kalçalar izlenmedi, çünkü sensör halkaya çarpardı.) Ardından, bir zamanlar jimnastikçi olan Chern, sensörler devasa bir veri yığını toplarken hula hop yaptı.

Verileriyle başkalarının sonuçlarını tekrarlamaya çalıştıklarında araştırmacılar sayıların tutmadığını gördü. Önceki çalışmalar, veri yığını en güçlü ve en tutarlı kalıplara indirgemek için doğrusal matematiğe dayanan bileşenler analizini kullanmıştı—değişkenler arasındaki ilişkilerin toplama ve çıkarma tarafından belirlendiği ve haritalandıklarında düz çizgiler haline geldiği bu yöntem.

“Gerçekten şaşırdık,” dedi O’Reilly. “Baskın sonuçlar … vücut hareketinin hula hop’u hiç etkilemediğini, tam tersi de geçerli olduğunu gösterdi.” Ama mantıken bu böyle olamazdı.

Doğrusal olmayan matematik, vücut koordinasyonunu ortaya çıkarır

Çalışmalarını defalarca kontrol ettiler ve işe yarar görünen, fonksiyonel ağ analizi adını taşıyan bir yaklaşımla deneme yapmanın mantıklı olacağını fark ettiler. Bu teknik, doğrusal olmayan matematik ya da ikinci dereceden ve üstel denklemler gibi eğri çizgilerin ardındaki matematik türünden besleniyor. Honein’in Hamburg Teknoloji Üniversitesi’nden bir araştırmacı aracılığıyla öğrendiği nispeten yeni bir yönteme dayanarak verileri yeniden analiz ettiler. Bu kez sonuçlar anlamlıydı.

Hula halkasının Chern’in beli etrafındaki yörüngesinin, uyluk kemiği (femur), kaval kemiği (tibia) ve ayak parmak kökleri (metatarsal) ortak bir çalışması olduğunu belirlediler. Femur ve tibia, musluk kolları gibi döndü; tibia, bacaklarını büküp doğrulturken yukarı-aşağı hareket etti; metatarsalları ise ağırlığını ayağının iç kenarından dış kenarına aktarırken kaydı. Ayak ve ayak bileğinin oynattığı kritik rol araştırmacıları şaşırttı, O’Reilly söyledi.

Hula halkalarken halka zemine mükemmel şekilde paralel kalmadan yukarı-aşağı eğiliyor; Chern’in uyluk kemikleri yuvalarında dönerken bu sallanmayı etkiliyorlar. Femuru böyle hareket ettirmek, tibanın da dönmesine yol açtığı için, halkanın dönüşünü açıklayan hareketlerle onu sallayan hareketi birbirinden ayıramazsınız.

Hula halkalarından rehabilitasyona

1950’lerin bir oyuncak merkezinde dursa da, araştırmanın sonuçları hiç de önemsiz değil. Bulgular, örneğin insanların bir yürütücü yardımıyla nasıl adım attığının daha iyi modellerine yol açabilir; bu da fizik tedavi uzmanlarını en temel hareketleri yeniden kazanmaya odaklamaya yardımcı olur. Honein’in eklediği gibi, hareketin bu tür analizleri protez tasarımı ya da robotikte de faydalı olabilir.

O’Reilly, projenin bitmesinden biraz hayalsizlik duydığını itiraf etti; işe bir hula halkası getirmek ve onu döndüren karmaşık matematiğin içine inmek gerçekten eğlenceliydi. O’Reilly’nin çalışma arkadaşları, üçlünün toplantı yaptığı sırada California Hall’in havasında bir “ruh ve ateş” yakalamıştı bile.

“Bu, merakla başlayan ve hayal edebileceğimizden çok daha ilginç hale gelen güzel bir işbirliydi,” dedi.

Chrystal Chern et al., The symphony of gyrations producing steady motions of a hula hoop: insights from a network analysis, Nonlinear Dynamics (2026). DOI: 10.1007/s11071-026-13058-7

Classical mechanics
Statistical methods
Mathematical physics methods

University of California – Berkeley

Who’s behind this story?

MA in English, copy editor since 2021 with experience in higher education and health content. Dedicated to trustworthy science news.

Full profile →

Bachelor’s in mathematical biology, Master’s in creative writing. Well-traveled with unique perspectives on science and language.

Full profile →

Citation

:
Decoding the loopy physics of hula hooping with high-tech earthquake sensors (2026, October 27)
retrieved 28 October 2026
from https://phys.org/news/2026-10-decoding-loopy-physics-hula-hooping.html

This document is subject to copyright. Apart from any fair dealing for the purpose of private study or research, no
part may be reproduced without the written permission. The content is provided for information purposes only.