Направление равнодействующей всех сил ( только без «центробежных» сил – см.мой комментарий к предыдущему ответу) и скорости движения (и траектории) далеко не всегда совпадают. У нас - как раз случай несовпадения.
Для верхней точки петли воспользуемся вторым законом Ньютона в проекции на ось Y направленную вдоль радиуса к центру петли:
ma = mg + N,
m – масса тела
a – центростремительное ускорение
N – сила реакции опоры (обода)
v – скорость тела
R – радиус петли.
В предельном случае прохождения петли N – сила реакции опоры (обода) =0, a = v2/R = g
Как раз тело в верхней точке ПАДАЕТ с ускорением g, т.к. движется только под действием силы тяжести.
Если бы петля в верхней точке обрывалась, то далее движение было бы по параболе с начальной скоростью v (горизонтально направлена) – т.е. "падение" продолжалось бы.
силы в мертвой петле:
в инерциальной системе - никаких "центробежных" сил НЕТ!