Un algoritmo que da forma a los objetos para que bajen por rampas siguiendo el camino deseado.

Informe del 12 de agosto de 2023

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por Bob Yirka, Phys.org

Un equipo de físicos y matemáticos del Centro de Materia Blanda y Viva del Instituto de Ciencias Básicas, en Corea del Sur, en colaboración con un colega de la Universidad de Ginebra, ha desarrollado un algoritmo que se puede utilizar para encontrar la forma de un objeto que causa para bajar por una rampa siguiendo el camino deseado.

En su artículo publicado en la revista Nature, el grupo describe cómo desarrollaron su algoritmo y sus posibles usos. Elisabetta Matsumoto y Henry Segerman del Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad Estatal de Oklahoma, respectivamente, publicaron un artículo de News & Views en el mismo número de la revista que describe el trabajo realizado por el equipo en este nuevo esfuerzo.

En este nuevo esfuerzo, el equipo de investigación comenzó con un interesante acertijo: uno que comienza imaginando una esfera rodando por una rampa. Si se imagina que la esfera está hecha de arcilla, se puede manipular (deformar) mientras rueda para adaptarla a una trayectoria determinada.

Si luego la esfera vuelve a rodar por la rampa, seguirá el camino anterior debido a las nuevas deformidades en su forma. Los investigadores observaron que los caminos que podría seguir la esfera podrían ser casi ilimitados debido a las posibles deformaciones casi ilimitadas.

Esa comprensión los llevó a preguntarse si las deformaciones que se forman en tal esfera podrían correlacionarse matemáticamente con su trayectoria. Y si es así, si esas matemáticas pudieran usarse para crear un algoritmo que pudiera usarse para imprimir en 3D una esfera con deformaciones que la obligarían a seguir un camino predeterminado.

Resultó que la respuesta a ambas preguntas fue sí. El equipo utilizó principios matemáticos y físicos para crear fórmulas que describieran las deformaciones de un objeto determinado que darían como resultado que el objeto siguiera una trayectoria deseada en un plano inclinado. Luego crearon un programa informático que podría usarse para crear un objeto de este tipo en el mundo real, mediante impresión 3D.

El equipo nombró a los objetos trayectoriactoides. Cada uno tenía un cojinete de bolas de metal sólido en su interior para darle peso. También descubrieron que podían crear trayectorias que recorrieran un camino determinado dos veces y las llamaron "trayectoides de dos períodos".

El equipo de investigación sugiere que sus fórmulas y algoritmos podrían usarse en aplicaciones de robótica y también en investigaciones de física asociada con el momento angular de un electrón, o en investigaciones cuánticas centradas en el estudio de la evolución de un bit cuántico.

Más información: Yaroslav I. Sobolev et al, Trayectoides de cuerpo sólido moldeados para rodar por las vías deseadas, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06306-y

Elisabetta Matsumoto et al, Diseñado para rodar a lo largo de una trayectoria periódica programada, Nature (2023). DOI: 10.1038/d41586-023-02335-9

Información de la revista:Naturaleza

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