当卫星绕地球运行时,我们可以理解“英里每小时”的速度,但不能理解“角度每小时”的速度 。现在除以距离得到卫星弧度每小时的速度 。
正弦函数,一个非常神奇的函数,可以用弧度来定义:
sin(x) = x - x^3/3!+ x^5/5!x^7/7!+...
这个公式只在x是弧度的情况下成立!为什么?正弦函数是基于运动的距离,而不是头部的旋转 。这个问题我们以后再详细讨论 。
4.6弧度示例1:公共汽车轮胎我们举一个现实生活中的例子:你有一辆轮胎半径两米的公交车(这是一辆怪物公交车) 。我说公交车轮胎转多少,你说公交车开多快 。你准备好了吗?
“轮胎每秒转动2000度”,你会这样想:
好的,轮胎每秒转2000度 。也就是说,2000/360是每秒5又5/9周 。圆= 2π r,所以它转了,呃,2圈3.14圈5又5/9圈...我的计算器在哪里?
“轮胎每秒转11弧度”,你会这样想:
弧度是沿着单位圆行进的距离——我们只需要乘以真实半径就可以得到我们行进的距离 。1乘以2等于每秒22米 。下一题 。
哇!没有复杂的方程,没有麻烦的π——只需要简单的乘法,然后就可以把旋转的速度转换成直线运动的速度 。因为它是用弧度表示的 。
反过来做也一样容易 。假设我们在高速公路上以每秒90英尺(每小时60英里)的速度行驶,轮胎宽度为24英寸(半径为一英尺) 。我们的轮胎转几块?
好,每秒90英尺/1英尺半径=每秒90弧度 。
很简单 。我甚至觉得说唱歌手唱《24个轮圈》就是这个原因 。
4.7弧度示例2: sin (x)我们举个更好的例子 。计算涉及很多东西,包括数字变得很大或者很小时会发生什么 。
选择一个度数(x),然后在计算机中输入Sin(x ):
当你把x取得很小时,比如说0.01,Sin(x)也会变得很小 。而Sin(x)/x的值约为0.17——这意味着什么?进一步说,乘以或除以一个角度是什么意思?你能画出这个角的平方或立方吗?
弧度就是救世主!与行驶的距离有关(不止是比例!),我们可以这样解释这个方程组:
x是沿着一个圆有多远 。
Sin(x)是你在这个圆上的高度 。
那么sin(x)/x就是你的高度与你走过的距离之比:也就是你在向上的方向上所拥有的能量 。如果垂直移动,那么比例是100%,水平移动是0% 。
如果我们移动一个小角度,比如从0度到1度,那么它基本上是垂直移动的 。如果是一个更小的角度,比如从0度到0.00001度,那么它真的是垂直移动的 。移动的距离几乎等于它的高度 。
随着X的减小,比例逐渐接近100%--更接近垂直移动 。弧度帮助我们直观的理解为什么当x足够小时,sin(x)/x接近1 。我们只是在垂直方向上稍微向上推了一下 。它只是揭示了为什么sin(x)大约等于x,只有当x取较小的值时 。
请记住,这些结果仅在以弧度测量时有效 。如果是以角度来说,你是在拿自己的身高和脑袋的角度做比较,这个比例变化很快 。
4.8那么重点是什么?角度有它的位置:在我们的生活中,我们在自己的焦点中,观察周围的事情如何影响我们 。我的望远镜应该倾斜多少度,我的滑雪板应该转多少度,或者方向盘应该转多少度?
对于我们来说,把其他运动作为一个物体来观察和描述是很自然的 。弧度是关于移动的物体,而不是我们 。我花了很长时间才意识到这一点:
角度是任意的,因为它是基于太阳的运动(365天到360度),但它是向后的,因为它是基于观察者的角度 。
因为弧度是从运动员的角度定义的,所以公式简单明了 。把转速变成线速度是相当简单的,sin(x)/x之类的也是有意义的 。
甚至角度也可以从多个角度来理解,理解弧度可以让数学和物理更直观 。我希望你能享受快乐数学 。(完)
【角度对应弧度公式表 角度弧度】
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