什麼是弧長計算機?
這個工具會根據圓的半徑與圓弧所對應的圓心角,算出一段圓弧的長度,也就是沿著圓周邊緣量測的曲線距離。由於計算結果會直接沿用你輸入半徑時所用的單位,因此它適用於任何長度單位(公分、公尺、英吋、英呎都可以)。圓心角的部分,你可以選擇用弧度或角度來輸入。
如何使用
輸入圓的半徑 \(r\) 與圓心角 \(\theta\),並選擇角度的單位是弧度還是角度,接著就能直接讀取弧長結果。結果表格還會同時顯示換算成另一種單位後的角度,方便你檢查輸入是否正確。
公式解析
核心關係式是 $$s = r\theta$$,其中 \(\theta\) 必須以弧度為單位。這源自弧度的定義:1 弧度所對應的圓弧長度,恰好等於半徑本身。整個圓共有 \(2\pi\) 弧度,因此可推得我們熟悉的圓周長 \(2\pi r\)。如果你的角度是以「度」為單位,請先用 $$\theta_{\text{弧度}} = \theta° \times \frac{\pi}{180}$$ 換算成弧度,再乘以半徑即可。
實際範例
假設一個圓的半徑為 10 公分,圓心角為 90°。先換算角度:$$90 \times \frac{\pi}{180} = \frac{\pi}{2} \approx 1.5708 \text{ 弧度}$$ 接著計算 $$s = 10 \times 1.5708 = 15.708 \text{ 公分}$$ 這正好是整個圓周長(\(2\pi \times 10 \approx 62.83\) 公分)的四分之一,與預期完全相符。
關鍵術語
- 弧長 (\(s\))
- 沿著圓的曲邊在兩點之間測量的距離。當中心角 \(\theta\) 以弧度表示時,計算公式為 \(s = r\theta\)。
- 半徑 (\(r\))
- 從圓心到圓邊上任意一點的直線距離。弧長直接與半徑成正比。
- 中心角 (\(\theta\))
- 由圓心處兩條半徑所形成的角,這兩條半徑的端點在弧的兩端。直接使用 \(s = r\theta\) 時,該角必須以弧度表示。
- 弧度
- 一種角度單位,定義為 1 弧度對應的弧長等於半徑的長度。完整圓周為 \(2\pi\) 弧度 \(\approx 6.2832\) 弧度 \(= 360^\circ\)。
- 對著弧的中心角
- 當圓心角的兩條邊(半徑)在弧的兩個端點處與圓相交時,該弧被其中心角 對著。較大的對著角對應較長的弧。
- 圓周 (\(C\))
- 圓周圍的總距離,等於完整 \(360^\circ\)(\(2\pi\) 弧度)角的弧長:\(C = 2\pi r\)。
常見問題
算出的弧長是什麼單位?與半徑相同的長度單位,因為這個公式不受單位影響。
我需要自己換算角度嗎?不需要。只要選擇「角度」,計算機會自動在內部換算成弧度。
如果已知弧長,可以反求角度嗎?可以,把公式改寫成 \(\theta = s / r\)(單位為弧度)即可。本計算機是用來求 \(s\),但同一個方程式也能用來求 \(\theta\)。