Em rotação em torno de um eixo fixo, em que direção apontam os vetores ω e α? α é tangente ao plano de rotação?

ω e α são vetores axiais alinhados com o eixo de rotação; α não é tangente ao plano.

Explicação:
Ambos são vetores ao longo do eixo: ω aponta segundo a regra da mão direita; quando há variação da rapidez angular, α é paralelo (ou antiparalelo) a ω.
A aceleração tangencial observada nos pontos do corpo é uma aceleração linear dada por \(\vec{a}_t=\vec{\alpha}\times\vec{r}\), com módulo \(|\vec{a}_t|=\alpha r\).

Exemplo:
Considere uma hélice de drone de raio \(r=0{,}20\ \mathrm{m}\) que está acelerando com \(\alpha=5\ \mathrm{rad/s^2}\).
Então a aceleração tangencial na ponta da pá é \(a_t=\alpha r = 5\times0{,}20 = 1{,}0\ \mathrm{m/s^2}\).
Enquanto isso, tanto ω quanto α apontam ao longo do eixo vertical da hélice (para cima ou para baixo), e não tangencialmente ao plano das pás.