Idon, хорошо расписали способы continuous collision detection. Первый вариант называется multisampling
А арку можно представть неподвижным шаром, например.
По-моему тут самое сложное, что может быть — это дугообразная траектория движения шара при "скользящем" ударе. Терминологии бильярда не знаю, к сожалению.