弧长计算器
输入圆的半径和圆心角,工具会返回弧长,并同时给出弦长(直线距离)和扇形面积。支持以角度制或弧度制输入。适用于木工模板、楼梯和坡道布局、道路设计,以及任何涉及曲线段的几何作业。
如何计算弧长
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1
输入半径
从圆心到弧线的距离。任意长度单位都可使用:输出会与输入单位一致。
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2
选择角度单位
角度(0-360)或弧度(0-2π)。多数手工计算使用角度;微积分和物理使用弧度。
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3
输入圆心角
由限定该弧的两条半径在圆心处形成的角。
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4
读取弧长、弦长和面积
弧长是沿曲线的距离。弦长是端点之间的直线。扇形面积是两条半径与弧线之间的饼状面积。
弧长公式
以弧度表示:
arc_length = r × θ
其中 r 是半径,θ 是以弧度表示的圆心角。这就是弧度作为单位存在的原因,公式很干净。使用角度时必须转换:
arc_length = r × (θ角度 × π / 180)
同一设定下的相关公式
- 弦长:
2 × r × sin(θ / 2) - 扇形面积:
0.5 × r² × θ(θ 以弧度表示) - 弓形面积(弦与弧之间):
0.5 × r² × (θ - sin(θ)) - 弓高(矢高,sagitta):
r - r × cos(θ / 2),弧线高出弦中点的距离。
常见实际场景
| 场景 | 典型角度 | 说明 |
|---|---|---|
| 弯曲木质踢脚线 | 15-45° | 小角度时弦长 ≈ 弧长 |
| 圆形楼梯的踏步 | 20-30° | 角度 × 踏步数 = 360° |
| 道路曲线(平面线形) | 5-45° | 设计车速决定最大曲率 |
| 弯管 | 22.5° / 45° / 90° | 标准管件角度 |
| 拱门 | 60-180° | 半圆为 180° |
小角度近似
当角度小于约 15°(0.26 rad)时,弧长和弦长相差不到 1%。对于非常小的角度,可以把曲线当作直线而不会产生显著误差,这对把曲线分割成短直线面板很有用(例如用折线近似做 CNC 或激光切割)。
弧度 vs. 角度:该用哪个
| 场景 | 推荐单位 |
|---|---|
| 日常几何 | 角度 |
| 物理、微积分 | 弧度 |
| 导航、测量 | 角度(常带分和秒) |
| 编程(数学库) | 弧度(几乎通用) |
如果代码调用 Math.sin(x) 或 sin(x) 而没有转换,x 就是弧度。角度转弧度:乘以 π/180 ≈ 0.01745。
常见问题
弧长是圆周长的一部分,与圆心角成正比。90° 弧是完整圆周(2πr)的四分之一。用角度表示时,弧长 = (角度 / 360°) × 2πr;用弧度表示时,弧长 = r × θ。
变形即可:r = arc_length / θ(θ 以弧度表示),或 r = arc_length × 180 / (π × θ角度)。当你知道曲线长度和转过的角度,但需要反推出半径时很有用。
弧会绕过完整圆。数学上公式仍然成立(例如 720° 得到 2 倍圆周长),但物理上超过 360° 的弧只是把圆描了多次。实际工作中应对 360° 取模。
螺旋楼梯的每一级都会对应一个圆心角。外缘踏步弧长 = 半径 × 每级角度。行走线(通常距内缘 30-45 厘米)使用较小半径和较短弧长,这也是建筑规范指定行走线处的最小踏步深度,而不是最小总踏步深度的原因。
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