Um algoritmo que molda objetos para fazê-los rolar rampas seguindo um caminho desejado

Relatório de 12 de agosto de 2023

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por Bob Yirka, Phys.org

Uma equipe de físicos e matemáticos do Centro de Matéria Mole e Viva do Instituto de Ciências Básicas, na Coreia do Sul, trabalhando com um colega da Universidade de Genebra, desenvolveu um algoritmo que pode ser usado para encontrar a forma de um objeto que causa para descer uma rampa seguindo um caminho desejado.

Em artigo publicado na revista Nature, o grupo descreve como desenvolveu seu algoritmo e possíveis usos para ele. Elisabetta Matsumoto e Henry Segerman, do Georgia Institute of Technology e da Oklahoma State University, respectivamente, publicaram um artigo News & Views na mesma edição do jornal descrevendo o trabalho realizado pela equipe neste novo esforço.

Neste novo esforço, a equipe de pesquisa começou com um quebra-cabeça interessante – que começa com a visualização de uma esfera rolando por uma rampa. Se imaginarmos que a esfera é feita de argila, ela pode ser manipulada (deformada) à medida que rola para se ajustar a um determinado caminho.

Se a esfera for rolada novamente pela rampa, ela seguirá o caminho anterior devido às novas deformidades em sua forma. Os pesquisadores notaram que os caminhos que poderiam ser seguidos pela esfera poderiam ser quase ilimitados devido às deformações possíveis quase ilimitadas.

Essa constatação levou-os a perguntar-se se as deformações que se formam numa tal esfera poderiam ser correlacionadas matematicamente com o seu caminho. E se sim, se tal matemática pudesse ser usada para criar um algoritmo que pudesse ser usado para imprimir em 3D uma esfera com deformações que a forçariam a seguir um caminho predeterminado.

Acontece que a resposta a ambas as perguntas foi sim. A equipe usou princípios matemáticos e físicos para criar fórmulas que descreviam deformações em um determinado objeto que resultariam no objeto seguindo um caminho desejado em um plano inclinado. Eles então criaram um programa de computador que poderia ser usado para criar tal objeto no mundo real, usando impressão 3D.

A equipe nomeou os objetos como trajetóides. Cada um tinha um rolamento de esferas de metal sólido em seu interior para dar peso. Eles também descobriram que poderiam criar trajetórias que percorressem um determinado caminho duas vezes e os chamaram de "trajetóides de dois períodos".

A equipe de pesquisa sugere que suas fórmulas e algoritmos poderiam ser usados ​​em aplicações robóticas e também em pesquisas físicas associadas ao momento angular de um elétron – ou em pesquisas quânticas centradas no estudo da evolução de um bit quântico.

Mais Informações: Yaroslav I. Sobolev et al, Trajetóides de corpo sólido moldados para rolar ao longo dos caminhos desejados, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06306-y

Elisabetta Matsumoto et al, Moldado para rolar ao longo de um caminho periódico programado, Nature (2023). DOI: 10.1038/d41586-023-02335-9

Informações do diário:Natureza

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