Che cos'è l'accelerazione tangenziale?

Molti oggetti viaggiano con un movimento circolare. Questi includono pattinatori su ghiaccio, automobili e pianeti. Alla fine del 1600, Isaac Newton studiò il movimento circolare e definì diverse nuove proprietà di questi sistemi. L'accelerazione tangenziale è uno dei componenti che ha derivato, tra molti altri.

Newton osservò che un oggetto una volta in movimento viaggerà in linea retta a meno che non venga applicata una forza esterna. Un oggetto che percorre un percorso circolare è soggetto a una forza che sta tirando o spingendo verso il centro del cerchio, chiamata forza normale o centripeta. Nessuna di queste forze è lungo il percorso curvo. Sono continuamente perpendicolari l'uno all'altro.

Nel movimento lineare, un oggetto messo in moto rimarrà in movimento a meno che non venga attaccato da un'altra forza. Non è richiesta energia aggiuntiva. Questo non è vero per il movimento circolare.

L'oggetto che si muove in un cerchio a una velocità costante, misurata in giri al minuto, ha una velocità tangenziale costante e una velocità angolare costante. Nel movimento lineare, quando la velocità è costante, l'accelerazione è zero. L'accelerazione tangenziale è positiva. È necessaria energia per continuare a cambiare direzione continuamente.

L'accelerazione tangenziale è uguale alla velocità tangenziale al quadrato, divisa per il raggio. Viene inoltre calcolato dal raggio per la velocità angolare al quadrato. Si possono fare due osservazioni sull'accelerazione tangenziale da queste equazioni. L'accelerazione lineare è un fattore di sola velocità, mentre l'accelerazione tangenziale è un fattore di velocità al quadrato. La sensazione di velocità è molto più forte in una macchina che gira rispetto a una che si muove alla stessa velocità lineare in una direzione lineare.

L'accelerazione tangenziale è un fattore del raggio. Man mano che il raggio aumenta, l'accelerazione tangenziale si riduce per la stessa velocità angolare. Detto diversamente, man mano che il raggio si riduce, senza input di energia aggiuntiva, la velocità angolare aumenta.

Le persone sfruttano le leggi del moto applicate quotidianamente ai percorsi circolari o curvi. I conducenti esperti rallentano prima di tutto, quindi tengono leggermente premuto il pedale del gas durante le curve strette. L'energia aggiuntiva mantiene le ruote in rotazione invece di slittare lateralmente.

Lo slittamento si verifica quando la forza centripeta che alimenta l'accelerazione tangenziale diminuisce. I pattinatori su ghiaccio infilano le braccia e la gamba libera vicino al corpo per girare più velocemente. Diverse missioni spaziali hanno utilizzato l'attrazione gravitazionale della luna o di altri corpi celesti per accelerare la capsula spaziale in un percorso curvo desiderato.