Vad är tangentiell acceleration?

Många föremål rör sig i cirkulär rörelse. Dessa inkluderar skridskoåkare, bilar och planeter. I slutet av 1600-talet studerade Isaac Newton cirkulär rörelse och definierade flera nya egenskaper hos dessa system. Tangentialacceleration är en av komponenterna som han härledde, bland många andra.

Newton observerade att ett föremål en gång i rörelse kommer att röra sig i en rak linje om inte en yttre kraft appliceras. Ett föremål som rör en cirkulär bana utsätts för en kraft som antingen drar eller skjuter mot cirkelns centrum, kallad normal- eller centripetalkraften. Ingen av dessa krafter är längs den böjda vägen. De är kontinuerligt i vinklar mot varandra.

I linjär rörelse förblir ett föremål en gång inställt i rörelse om det inte påverkas av en annan kraft. Ytterligare energi krävs inte. Detta gäller inte cirkulär rörelse.

Objektet som rör sig i en cirkel med en konstant hastighet, mätt i varv per minut, har en konstant tangentiell hastighet och en konstant vinkelhastighet. I linjär rörelse, när hastigheten är konstant, är accelerationen noll. Den tangentiella accelerationen är positiv. Energi krävs för att fortsätta att ändra riktning kontinuerligt.

Tangentialacceleration är lika med kvadratisk hastighet kvadrat, dividerad med radien. Det beräknas också av radien gånger kvadratvinkelhastigheten. Två observationer kan göras om tangentiell acceleration från dessa ekvationer. Linjär acceleration är en faktor med endast hastighet, medan tangentiell acceleration är en kvadrat för hastighetsfaktor. Känslan av hastighet är mycket starkare i en svängande bil än en som rör sig med samma linjära hastighet i en linjär riktning.

Den tangentiella accelerationen är en faktor för radien. När radien blir större blir tangentiell acceleration mindre för samma vinkelhastighet. Anges annorlunda, när radien blir mindre, utan ytterligare energiinmatning, ökar vinkelhastigheten.

Människor drar nytta av rörelselagen som tillämpas på cirkulära eller böjda banor dagligen. Fackkunniga förare saknar först och håll sedan gaspedalen något kopplad under trånga svängar. Den extra energin gör att hjulen rullar framåt istället för att glida i sidled.

Slidning inträffar när centripetalkraften som matar tangentiell acceleration minskar. Skridskoåkare har sina armar och fria ben nära kroppen för att snurra snabbare. Flera rymdsuppdrag har använt månens eller andra himmelkroppens gravitationskraft för att påskynda rymdkapseln till en önskad böjd väg.