轉動運動與角動量
弧度(radian)
/ RAY-dee-un /
弧度是物理學家量角度的自然方式。它不用人類發明的「一圈 360 度」,而是用圓本身。想像把圓的半徑沿著圓周彎折:當那段弧剛好等於一個半徑長時,張開的角就是一弧度。聽來抽象,卻讓轉動的數學一切都對上位。
精確地說,以弧度表示的角是弧長除以半徑:theta = s / r。因為它是長度除以長度,弧度是無因次的——一個純數。整個圓周長為 2 pi r,所以一整圈張開 2 pi 弧度 = 360 度;這使得一弧度約為 57.3 度,直角為 pi/2 rad。重點在於:s = r theta、v = r omega、a_t = r alpha 這些關係,唯有角度以弧度表示時才簡潔且成立。
額外好處是,弧度讓小角近似成立:對小角度,sin theta 約等於 theta(以弧度計),這正是單擺與波之所以好分析的原因。因為弧度無因次,rad/s 嚴格說只是 1/s,但我們仍寫上「rad」以提醒自己談的是轉動。
直角是 90 度 = pi/2 rad,約 1.571 rad。在半徑 2 m 的輪子上,掃過 1 rad 剛好畫出 2 m 的弧,因為 s = r theta = 2 x 1。
一弧度就是弧長等於半徑時所張開的那個角。
弧度是無因次的(兩個長度的比值),所以在做單位檢查時它可能出現或消失;這是正常的,並非錯誤。
又稱
另見