回転運動の間,回転半径が常に一定であれば,その運動を 円運動 (circular motion) という.この場合,回転中心は変化しない.
図のように,点 を回転中心として,一定の半径 の円運動している質点の位置 は, 軸から測った角度 を用いて
---- (1)
と表せる.ここで, は時刻 の関数である( ).円運動している質点の速度 は
---- (2)
となる.ここで, は角速度を表す.内積 より,位置 と速度 は直交する.また,質点の速さ は
---- (3)
となる.特に,円運動の速さが常に一定である運動を等速円運動という.式(3)から速さが一定ということは角速度が一定ということである.
円運動している質点の加速度 は
---- (4)
となる.ここで, は角加速度を表す.式(4)の第1項目は速度 と平行なので円軌道の接線方向を向いており,第2項目は位置 と逆向きなので円の中心方向(法線方向)を向いている.したがって,
,
をそれぞれ接線加速度,向心加速度(または法線加速度)という.内積 より,これらは直交している.また,これらの大きさは
,
であり,加速度 の大きさは
となる.角加速度がゼロ () のとき,角速度は一定となるので等速円運動であり,このとき接線加速度はゼロ () となる.