Kas ir tangenciālais paātrinājums?

Daudzi objekti pārvietojas ar apļveida kustībām. Tajos ietilpst slidotāji, automašīnas un planētas. 1600. gadu beigās Īzaks Ņūtons pētīja apļveida kustību un definēja vairākas jaunas šo sistēmu īpašības. Tangenciālais paātrinājums ir viens no viņa iegūtajiem komponentiem, starp daudziem citiem.
Ņūtons novēroja, ka objekts, kas atrodas kustībā, virzīsies pa taisnu līniju, ja vien netiks pielikts ārējs spēks. Objekts, kas pārvietojas pa apļveida ceļu, ir pakļauts spēkam, kas vai nu velk, vai spiež uz apļa centru, ko sauc par parasto vai centripetālo spēku. Neviens no šiem spēkiem nav pa izliekto ceļu. Tie nepārtraukti atrodas taisnā leņķī viens pret otru.

Lineārā kustībā objekts, kas ir iekustināts, paliks kustībā, ja vien uz to neiedarbosies cits spēks. Papildu enerģija nav nepieciešama. Tas neattiecas uz apļveida kustībām.
Objektam, kas pārvietojas pa apli ar nemainīgu ātrumu, ko mēra apgriezienos minūtē, ir nemainīgs tangenciālais ātrums un nemainīgs leņķiskais ātrums. Lineārā kustībā, kad ātrums ir nemainīgs, paātrinājums ir nulle. Tangenciālais paātrinājums ir pozitīvs. Enerģija ir nepieciešama, lai nepārtraukti mainītu virzienu.

Tangenciālais paātrinājums ir vienāds ar tangenciālo ātrumu kvadrātā, dalīts ar rādiusu. To aprēķina arī rādiusu, kas reizināts ar leņķisko ātrumu kvadrātā. No šiem vienādojumiem var izdarīt divus novērojumus par tangenciālo paātrinājumu. Lineārais paātrinājums ir tikai ātruma faktors, savukārt tangenciālais paātrinājums ir ātruma kvadrātā koeficients. Ātruma sajūta ir daudz spēcīgāka pagrieziena automašīnā nekā tāda, kas kustas ar tādu pašu lineāro ātrumu lineārā virzienā.

Tangenciālais paātrinājums ir rādiusa faktors. Palielinoties rādiusam, tangenciālais paātrinājums kļūst mazāks ar tādu pašu leņķisko ātrumu. Izsakoties citādi, jo rādiuss kļūst mazāks, bez papildu enerģijas ievades, leņķiskais ātrums palielinās.

Cilvēki ikdienā izmanto kustības likumus, kas tiek piemēroti apļveida vai izliektiem ceļiem. Prasmīgi vadītāji vispirms samazina ātrumu un pēc tam nedaudz nospiež gāzes pedāli šauros pagriezienos. Papildu enerģija liek riteņiem ripot uz priekšu, nevis slīdēt uz sāniem.

Slīdēšana notiek, kad samazinās centripetālais spēks, kas baro tangenciālo paātrinājumu. Slidotāji pieliek rokas un brīvo kāju pie ķermeņa, lai ātrāk grieztos. Vairākas kosmosa misijas ir izmantojušas Mēness vai citu debess ķermeņu gravitācijas spēku, lai paātrinātu kosmosa kapsulu vēlamajā izliektajā ceļā.