Viele Objekte bewegen sich in einer Kreisbewegung. Dazu gehören Eisläufer, Autos und Planeten. In den späten 1600er Jahren untersuchte Isaac Newton die Kreisbewegung und definierte mehrere neue Eigenschaften dieser Systeme. Die Tangentialbeschleunigung ist neben vielen anderen eine der von ihm abgeleiteten Komponenten.
Newton beobachtete, dass sich ein Objekt, das sich einmal in Bewegung befindet, sich geradlinig fortbewegt, wenn keine äußere Kraft ausgeübt wird. Ein Objekt, das sich auf einer Kreisbahn bewegt, unterliegt einer Kraft, die entweder zum Mittelpunkt des Kreises zieht oder drückt, die als Normal- oder Zentripetalkraft bezeichnet wird. Keine dieser Kräfte ist entlang der gekrümmten Bahn. Sie stehen durchgehend im rechten Winkel zueinander.
Bei einer linearen Bewegung bleibt ein Objekt, das einmal in Bewegung gesetzt wurde, in Bewegung, es sei denn, es wirkt durch eine andere Kraft. Zusätzliche Energie wird nicht benötigt. Dies gilt nicht für Kreisbewegungen.
Ein sich im Kreis mit konstanter Geschwindigkeit, gemessen in Umdrehungen pro Minute, bewegendes Objekt hat eine konstante Tangentialgeschwindigkeit und eine konstante Winkelgeschwindigkeit. Bei einer linearen Bewegung ist die Beschleunigung bei konstanter Geschwindigkeit Null. Die Tangentialbeschleunigung ist positiv. Energie wird benötigt, um ständig die Richtung zu ändern.
Tangentialbeschleunigung ist gleich Tangentialgeschwindigkeit zum Quadrat, geteilt durch den Radius. Es wird auch aus dem Radius mal der Winkelgeschwindigkeit zum Quadrat berechnet. Aus diesen Gleichungen können zwei Beobachtungen über die Tangentialbeschleunigung gemacht werden. Die Linearbeschleunigung ist nur ein Faktor der Geschwindigkeit, während die Tangentialbeschleunigung ein Faktor der Geschwindigkeit zum Quadrat ist. Das Geschwindigkeitsempfinden ist bei einem sich drehenden Auto viel stärker als bei einem, das sich mit der gleichen Lineargeschwindigkeit in eine lineare Richtung bewegt.
Die Tangentialbeschleunigung ist ein Faktor des Radius. Mit zunehmendem Radius wird die Tangentialbeschleunigung bei gleicher Winkelgeschwindigkeit kleiner. Anders ausgedrückt, wenn der Radius kleiner wird, ohne zusätzliche Energiezufuhr, erhöht sich die Winkelgeschwindigkeit.
Menschen nutzen täglich die Bewegungsgesetze, die auf Kreis- oder Kurvenbahnen angewendet werden. Geübte Fahrer bremsen zuerst und halten dann das Gaspedal in engen Kurven leicht durchgetreten. Die zusätzliche Energie sorgt dafür, dass die Räder vorwärts rollen, anstatt seitlich zu rutschen.
Rutschen tritt auf, wenn die Zentripetalkraft, die die Tangentialbeschleunigung speist, abnimmt. Schlittschuhläufer ziehen ihre Arme und das freie Bein eng an ihren Körper, um sich schneller zu drehen. Mehrere Weltraummissionen haben die Anziehungskraft des Mondes oder anderer Himmelskörper genutzt, um die Raumkapsel auf eine gewünschte gekrümmte Bahn zu beschleunigen.