Wat is tangentiële versnelling?

Veel objecten reizen in een cirkelvormige beweging. Deze omvatten schaatsers, auto's en planeten. In de late jaren 1600 bestudeerde Isaac Newton cirkelvormige bewegingen en definieerde verschillende nieuwe eigenschappen van deze systemen. Tangentiële versnelling is een van de componenten die hij heeft afgeleid, naast vele andere.

Newton merkte op dat een object dat eenmaal in beweging is, in een rechte lijn zal reizen tenzij een externe kracht wordt uitgeoefend. Een object dat een cirkelvormig pad aflegt, is onderworpen aan een kracht die trekt of duwt naar het midden van de cirkel, de normale of middelpuntzoekende kracht genoemd. Geen van deze krachten is langs het gebogen pad. Ze staan ​​continu haaks op elkaar.

In lineaire beweging zal een object dat eenmaal in beweging is gezet in beweging blijven tenzij het wordt beïnvloed door een andere kracht. Extra energie is niet vereist. Dit geldt niet voor cirkelvormige bewegingen.

Het object dat met een constante snelheid in een cirkel beweegt, gemeten in omwentelingen per minuut, heeft een constante tangentiële snelheid en een constante hoeksnelheid. In lineaire beweging, wanneer de snelheid constant is, is de versnelling nul. De tangentiële versnelling is positief. Energie is nodig om continu van richting te veranderen.

Tangentiële versnelling is gelijk aan tangentiële snelheid in het kwadraat, gedeeld door de straal. Het wordt ook berekend door de straal maal de hoeksnelheid in het kwadraat. Uit deze vergelijkingen kunnen twee opmerkingen worden gemaakt over tangentiële versnelling. Lineaire versnelling is een factor van alleen snelheid, terwijl tangentiële versnelling een kwadraatfactor is. Het gevoel van snelheid is veel sterker in een draaiende auto dan een die met dezelfde lineaire snelheid in een lineaire richting rijdt.

De tangentiële versnelling is een factor van de straal. Naarmate de straal groter wordt, wordt de tangentiële versnelling kleiner voor dezelfde hoeksnelheid. Anders gezegd, naarmate de straal kleiner wordt, zonder extra energie-invoer, neemt de hoeksnelheid toe.

Mensen profiteren dagelijks van de bewegingswetten die worden toegepast op cirkelvormige of gebogen paden. Bekwame chauffeurs vertragen eerst en houden vervolgens het gaspedaal licht ingetrapt tijdens strakke bochten. De extra energie zorgt ervoor dat de wielen naar voren rollen in plaats van zijwaarts slippen.

Slippen treedt op wanneer de middelpuntzoekende kracht die de tangentiële versnelling voedt afneemt. Schaatsers stoppen hun armen en vrije benen dicht bij hun lichaam om sneller te draaien. Verschillende ruimtemissies hebben de zwaartekracht van de maan of andere hemellichamen gebruikt om de ruimtecapsule naar een gewenst gebogen pad te versnellen.