Molti oggetti viaggiano con un movimento circolare. Questi includono pattinatori sul 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 una delle componenti da lui derivate, tra le tante.
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 tira o spinge verso il centro del cerchio, chiamata forza normale o centripeta. Nessuna di queste forze si trova lungo il percorso curvo. Sono continuamente ad angolo retto l’uno rispetto all’altro.
Nel movimento lineare, un oggetto una volta messo in movimento rimarrà in movimento a meno che non venga azionato 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 moto lineare, quando la velocità è costante, l’accelerazione è zero. L’accelerazione tangenziale è positiva. L’energia è necessaria per continuare a cambiare direzione continuamente.
L’accelerazione tangenziale è uguale alla velocità tangenziale al quadrato, divisa per il raggio. Viene anche calcolato dal raggio per il quadrato della velocità angolare. Da queste equazioni si possono fare due osservazioni sull’accelerazione tangenziale. L’accelerazione lineare è un fattore della sola velocità, mentre l’accelerazione tangenziale è un fattore della velocità al quadrato. La sensazione di velocità è molto più forte in un’auto in curva rispetto a una che si muove alla stessa velocità lineare in una direzione lineare.
L’accelerazione tangenziale è un fattore del raggio. All’aumentare del raggio, l’accelerazione tangenziale diminuisce a parità di velocità angolare. Detto in modo diverso, man mano che il raggio si riduce, senza ulteriore apporto di energia, la velocità angolare aumenta.
Le persone sfruttano quotidianamente le leggi del movimento applicate a percorsi circolari o curvi. I conducenti esperti rallentano prima e poi mantengono il pedale dell’acceleratore leggermente premuto durante le curve strette. L’energia aggiuntiva mantiene le ruote in avanti invece di sbandare lateralmente.
Lo slittamento si verifica quando la forza centripeta che alimenta l’accelerazione tangenziale diminuisce. I pattinatori sul ghiaccio avvicinano le braccia e la gamba libera 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.