De nombreux objets se déplacent dans un mouvement circulaire. Il s’agit notamment des patineurs sur glace, des voitures et des planètes. À la fin des années 1600, Isaac Newton a étudié le mouvement circulaire et a défini plusieurs nouvelles propriétés de ces systèmes. L’accélération tangentielle est l’une des composantes qu’il a dérivées, parmi beaucoup d’autres.
Newton a observé qu’un objet une fois en mouvement se déplacera en ligne droite à moins qu’une force externe ne soit appliquée. Un objet voyageant sur une trajectoire circulaire est soumis à une force qui tire ou pousse vers le centre du cercle, appelée force normale ou centripète. Aucune de ces forces n’est le long de la trajectoire courbe. Ils sont continuellement à angle droit les uns par rapport aux autres.
En mouvement linéaire, un objet une fois mis en mouvement restera en mouvement à moins qu’une autre force n’agisse dessus. Une énergie supplémentaire n’est pas nécessaire. Ce n’est pas le cas du mouvement circulaire.
L’objet se déplaçant en cercle à une vitesse constante, mesurée en tours par minute, a une vitesse tangentielle constante et une vitesse angulaire constante. En mouvement linéaire, lorsque la vitesse est constante, l’accélération est nulle. L’accélération tangentielle est positive. L’énergie est nécessaire pour continuer à changer de direction en permanence.
L’accélération tangentielle est égale à la vitesse tangentielle au carré, divisée par le rayon. Il est également calculé par le rayon multiplié par la vitesse angulaire au carré. Deux observations peuvent être faites sur l’accélération tangentielle à partir de ces équations. L’accélération linéaire est un facteur de vitesse uniquement, tandis que l’accélération tangentielle est un facteur de vitesse au carré. La sensation de vitesse est beaucoup plus forte dans une voiture qui tourne que dans une voiture qui se déplace à la même vitesse linéaire dans une direction linéaire.
L’accélération tangentielle est un facteur du rayon. Au fur et à mesure que le rayon augmente, l’accélération tangentielle diminue pour la même vitesse angulaire. Autrement dit, à mesure que le rayon diminue, sans apport d’énergie supplémentaire, la vitesse angulaire augmente.
Les gens profitent quotidiennement des lois du mouvement appliquées aux chemins circulaires ou courbes. Les conducteurs expérimentés ralentissent d’abord, puis maintiennent la pédale d’accélérateur légèrement engagée dans les virages serrés. L’énergie supplémentaire permet aux roues de rouler vers l’avant au lieu de déraper latéralement.
Le dérapage se produit lorsque la force centripète qui alimente l’accélération tangentielle diminue. Les patineurs sur glace replient leurs bras et leur jambe libre près de leur corps pour tourner plus vite. Plusieurs missions spatiales ont utilisé l’attraction gravitationnelle de la lune ou d’autres corps célestes pour accélérer la capsule spatiale dans une trajectoire courbe souhaitée.