Τι είναι η εφαπτομενική επιτάχυνση;

Πολλά αντικείμενα ταξιδεύουν σε κυκλική κίνηση.Αυτές περιλαμβάνουν παγωμένους σκέιτερ, αυτοκίνητα και πλανήτες.Στα τέλη του 1600, ο Isaac Newton μελέτησε την κυκλική κίνηση και καθόρισε αρκετές νέες ιδιότητες αυτών των συστημάτων.Η εφαπτομενική επιτάχυνση είναι ένα από τα συστατικά που προέκυψε, μεταξύ πολλών άλλων.

Ο Newton παρατήρησε ότι ένα αντικείμενο μία φορά σε κίνηση θα ταξιδέψει σε ευθεία γραμμή εκτός εάν εφαρμοστεί εξωτερική δύναμη.Ένα αντικείμενο που ταξιδεύει σε μια κυκλική διαδρομή υπόκειται σε μια δύναμη που είτε τραβά είτε σπρώχνει προς το κέντρο του κύκλου, που ονομάζεται κανονική ή κεντρομόλος δύναμη.Καμία από αυτές τις δυνάμεις δεν είναι κατά μήκος της καμπύλης διαδρομής.Είναι συνεχώς σε ορθή γωνίες μεταξύ τους.Δεν απαιτείται πρόσθετη ενέργεια.Αυτό δεν ισχύει για την κυκλική κίνηση.

Το αντικείμενο που κινείται σε έναν κύκλο με σταθερό ρυθμό, που μετράται σε περιστροφές ανά λεπτό, έχει μια σταθερή εφαπτομενική ταχύτητα και μια σταθερή γωνιακή ταχύτητα.Σε γραμμική κίνηση, όταν η ταχύτητα είναι σταθερή, η επιτάχυνση είναι μηδενική.Η εφαπτομενική επιτάχυνση είναι θετική.Η ενέργεια απαιτείται για να συνεχίσει να αλλάζει την κατεύθυνση συνεχώς.

Η εφαπτομενική επιτάχυνση είναι ίση με την εφαπτομενική ταχύτητα τετράγωνο, διαιρούμενο με την ακτίνα.Υπολογίζεται επίσης από την ακτίνα φορές τη γωνιακή ταχύτητα τετράγωνο.Μπορούν να γίνουν δύο παρατηρήσεις σχετικά με την εφαπτομενική επιτάχυνση από αυτές τις εξισώσεις.Η γραμμική επιτάχυνση είναι ένας παράγοντας μόνο ταχύτητας, ενώ η εφαπτομενική επιτάχυνση είναι ένας παράγοντας ταχύτητας τετραγωνικής.Η αίσθηση της ταχύτητας είναι πολύ ισχυρότερη σε ένα αυτοκίνητο στροφής από ένα που κινείται με την ίδια γραμμική ταχύτητα σε γραμμική κατεύθυνση.

Η εφαπτομενική επιτάχυνση είναι ένας παράγοντας της ακτίνας.Καθώς η ακτίνα αυξάνεται, η εφαπτομενική επιτάχυνση γίνεται μικρότερη για την ίδια γωνιακή ταχύτητα.Δηλώνεται διαφορετικά, καθώς η ακτίνα γίνεται μικρότερη, χωρίς πρόσθετη εισροή ενέργειας, η γωνιακή ταχύτητα αυξάνεται.

Οι άνθρωποι επωφελούνται από τους νόμους της κίνησης όπως εφαρμόζονται σε κυκλικές ή καμπύλες διαδρομές σε καθημερινή βάση.Οι εξειδικευμένοι οδηγοί επιβραδύνουν πρώτα και στη συνέχεια διατηρούν το πεντάλ του φυσικού αερίου ελαφρώς εμπλεκόμενο κατά τη διάρκεια σφιχτών στροφών.Η πρόσθετη ενέργεια διατηρεί τους τροχούς να κυλούν προς τα εμπρός αντί να σκοντάφτουν προς τα πλάγια.

Η ολίσθηση εμφανίζεται όταν η κεντρομόλος δύναμη που τροφοδοτεί την εφαπτομενική επιτάχυνση μειώνεται.Οι πάγο σκιτσές πιέζουν τα χέρια τους και το ελεύθερο πόδι κοντά στο σώμα τους για να γυρίσουν γρηγορότερα.Αρκετές διαστημικές αποστολές έχουν χρησιμοποιήσει το βαρυτικό έλξης του φεγγαριού ή άλλα ουράνια σώματα για να επιταχύνουν την κάψουλα του χώρου σε μια επιθυμητή καμπύλη διαδρομή.