角度弧度(角度对应弧度公式表)
原文:https://betterexplained.com
翻译:http://jakwings.is-programmer.com/posts/29546.html
半径和角度圆的角度是360度,这是显而易见的事实吧?
不对 。大多数人不知道圆为什么有360度 。我们只是把它记成了一个幻数,也就是“圆的大小”,导致我们在以后的物理或数学学习中,对所谓的“弧度”感到困惑 。
专家说,“曲率让数学更简单!”,但从来不解释为什么(涉及的泰勒级数不简单) 。今天,我们就来揭开弧度真实的一面,了解它为什么会以更直观的方式让数学变得更简单 。
4.1角度从何而来?
在数字和语言发明之前,我们有星星 。古代文明用天文学来标记季节,预测未来,告慰神灵(人们祭祀时要守时) 。
这和角有什么关系?呃,孩子,猜猜这个:圆有360度,一年有365天 。这不奇怪吗?一年里,星座只是在天空中转一圈空 。这不是很奇怪吗?
如果你不懂航海,就不能像海盗一样通过夜晚空判断季节 。这是2008年纽约的北斗七星(大熊星座)星图(如图) 。
星座每天都在转圈 。如果每天同一时间(午夜)观察,它们会在一年内画出一个完整的圆 。这是角度生成的理论:
人类已经注意到星座每年做一个完整的圆 。
每天,它们移动一点(“一度”)
因为一年大概有360天,一个圆就是360度 。
但是,但是...为什么不是365度?
不要太苛求:他们有日晷仪,但他们不像我们一样准确地知道一年有36399天 。36399.68666866669
30足够满足当时的需求了 。它完全符合巴比伦的十六进制记数法,并且可以被2,3,4,6,10,12,15,30,45,90等除尽
4.2基于太阳的数学似乎很有道理 。地球只是没有被选择:一年有360天是完美的 。但这似乎完全是武断的:如果你在火星上,火星的一年更长(火星的日子也更长,但前提是你理解要点),所以圆大约是680度 。在欧洲的一些地方,使用另一种历法,一个圆被分成大约400个部分 。
很多解释到这里就结束了,“圆的角度是任意的,但我们总是需要选择一个数字来表示它”,而不是“要想了解角度的整个假设基础,就必须追溯到过去” 。
4.3弧度是有规律的,但是角度就是扯淡 。一个角度是一个数字I,观察者需要倾斜他的头才能看到你这个运动员 。你不觉得这有点自私吗?
你:嗨,比尔,你去了多远?
比尔:嗯,我的速度很快 。我走了大约六到七英里—
你:闭嘴 。我的头移动了多远才能看到你?
比尔:什么?
你:我简单说一下 。我在跑道中间 。你到处跑 。我的头转了多少?
比尔:你这个 。
自私,对吗?这就是我们使用数学的方式!让我们写下方程式“嘿,我的头转了多少才看到行星/摆钟/轮胎在动?” 。我打赌你从来不在乎摆钟的感觉 。
你不认为对于运动员和观察者来说物理方程应该保持简单吗?
4.4弧度:不再自私的选择很多物理问题(包括生活中的大部分)都需要你选择一个参照系,然后从第三方的角度去观察 。与其关心我们的头转了多少,不如考虑别人走了多远 。
这个角度是通过测量我们的头转动了多少来确定的 。弧度是通过测量行进的距离来确定的 。
但是绝对距离是没有用的,因为不同的跑道不一样,走十里也不一样 。所以我们除以半径得到一个更一般的角度:
弧度=行驶距离/半径
你经常看到的形式是θ = s/r,或者以弧度表示的圆心角=弧长除以半径 。
一个圆有360度或2πr/弧度,一个完整圆的距离是2π r/r,所以一个弧度大约是360/2π或57.3度 。
但是不要像我一样,记住一个神奇的单位量,57.3度好奇怪 。因为你还在从自私的角度考虑 。
移动一个弧度(单位)是非常正常的距离 。换句话说,“一个干净的90度角”意味着“一个非常难看的π/2单位”被移动 。想想这个——“嘿,比尔,你能帮我跑90度吗?那是什么?哦,是的,在你看来,离我π/2英里远 。”这两种 非常不同 。
弧度是一种换位思考的数学 ——不再是观察者的头转了多少,而是站在运动员的角度思考问题 。
严格来说,弧度是一个比值(两个长度的比值),没有范围限制 。通俗地说,我们不是数学机器,可以帮助我们认为弧度是“一个单位圆”的距离 。
4.5使用弧度我还是习惯用弧度来思考 。但是我们经常遇到“运动距离”的概念:
当测量转速时,我们使用“每分钟转数”而不是“每秒旋转角度” 。这是基于锻炼者的参考点(“你走了多少圈”),而不是任意角度的测量 。
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