natuurkunde en techniek | Waggelen met behulp van zwaartekracht

'Passive dynamic walking' is het lopen met behulp van de zwaartekracht - van waggelende speelgoedpinguins. Deze speeltjes geven inzicht in de ontwikkeling van drie nieuwe tweebenige lopende robots...

Het is niet zo moeilijk om een robot te laten lopen als een mens, omdat de mens misschien wel als een robot loopt. Als-ie eenmaal bezig is gaat het vanzelf verder zonder dat er veel hersenwerking aan te pas hoeft te komen. Zo zou je een artikel uit Science kunnen samenvatten (zie link voor bespreking van het artikel). ...

Leraren natuurkunde gebruiken de echte 'vector toys' met enige gretigheid om leerlingen de beginselen van vector-rekening bij te brengen. In die laatste context betekent 'vector' de symbolische weergave van een kracht door een pijl met een bepaalde lengte, een aangrijpingspunt en een richting. Zij vragen de leerlingen hoe het komt dat de zo resoluut naar de tafelrand waggelende pinguïns altijd al ruim voor de rand tot stilstand komen. Waarom ze nooit de diepte in tuimelen.

Het antwoord is dat het koordje op de plaats waar hij aan de pinguïn vastzit tegen het einde van de wandeling steeds steiler naar beneden gaat wijzen. Daardoor neemt tegelijk de wrijvingsweerstand tussen pinguïn en ondergrond toe en de voortstuwende kracht (in horizontale richting) af. Dat laatste volgens een cosinus-verband. Dit soort overwegingen is de kern van de fysische vectorrekening.

....

De schoen waarop de lopende mens door het leven moet is aan de onderzijde niet bolvormig maar cilindervormig. De schoen rolt af van achter naar voren maar niet in zijdelingse richting, want de mens behoort niet te waggelen. Als de achterste voet moet worden bijgetrokken om aan een stap voorwaarts te beginnen moet hij worden opgetrokken om te verhinderen dat-ie over de grond sleept. Daarom is het zo moeilijk om een robot te maken die menselijk beweegt.

Daarmee komen we op het hier getoonde Meccano-gevalletje dat werd nagebouwd van een foto ....Probleem: onze walker krijgt zijn buitenste benen niet voorbij zijn binnenste.

Zie verder NRC 19-2-05