속력이 같아도 가속한다
물체가 원을 따라 일정한 속력으로 움직여도 속도의 방향은 계속 변한다. 속도는 방향을 포함하므로 이런 운동에도 가속도가 있다. 중심 방향의 가속도를 만들기 위해 안쪽으로 향하는 순 힘의 성분이 필요하다.
어떤 힘이 역할을 맡을까
줄에 묶인 물체에서는 장력이, 궤도를 도는 천체에서는 중력이 중심 방향의 힘을 제공할 수 있다. 여러 힘이 함께 작용한다면 각각의 중심 방향 성분을 합쳐야 한다. 힘 그림에 실제 힘들을 그린 뒤 구심력을 별개로 한 번 더 더하면 중복 계산이 된다.
속력과 반지름의 영향
원운동에서 필요한 중심 방향 순 힘의 크기는 질량과 속력의 제곱에 비례하고 반지름에 반비례한다. 같은 속력이라면 더 급한 원형 경로를 따라갈수록 더 큰 중심 방향 가속도가 필요하다.
속력이 변하는 원운동에는 접선 방향 가속도도 생길 수 있다. 중심 방향 성분만으로 전체 힘을 설명할 수 있는 것은 일정한 속력의 원운동처럼 조건이 맞는 경우다.
중심으로 당기지 못하면
중심 방향의 힘이 갑자기 사라지면 물체는 그 순간의 접선 방향 속도를 가지고 움직이기 시작한다. 곧바로 중심에서 바깥으로 향하는 직선을 따라 튀어나가는 것이 아니다. 이후의 경로는 중력 등 남아 있는 힘에 따라 달라진다.