Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бұрыш үшін SI жүйесіндегі туынды бірлік.
SI derived unit of angle
Анықтама
Бір радиан – шеңбердің радиусымен ұзындығы тең доғаны қиып алатын шеңбер ортасынан түсетін бұрыш ретінде анықталады. Көбінесе, радианмен өлшенген бұрыш шамасы доға ұзындығының шеңбер радиусына қатынасына тең болады; яғни, θ – радианмен өлшенген бұрыш, s – доға ұзындығы, ал r – радиус болса, . Тік бұрыш – тура π/2 радианға тең. Бір толық айналымға сәйкес келетін айналу бұрышы (360°) – шеңбер ұзындығының радиусқа бөлінуінен шығады, яғни 2π. Демек, 2π радиан 360 градусқа тең. 1 = 2π рад = 360° қатынасын доға ұзындығының формуласын қолдану арқылы шығаруға болады. Радиан – шеңбердің радиусына тең ұзындығы бар доғамен түзілген бұрыштың өлшемі болғандықтан, оны одан әрі қарапайымдастыруға болады. Екі жағын 360° көбейту арқылы келесісі шығады.
One radian is defined as the angle subtended from the center of a circle which intercepts an arc equal in length to the radius of the circle. More generally, the magnitude in radians of a subtended angle is equal to the ratio of the arc length to the radius of the circle; that is, , where θ is the subtended angle in radians, s is arc length, and r is radius. A right angle is exactly radians. The rotation angle (360°) corresponding to one complete revolution is the length of the circumference divided by the radius, which is , or 2π. Thus, 2π radians is equal to 360 degrees. The relation 1=2π rad = 360° can be derived using the formula for arc length, Since radian is the measure of an angle that is subtended by an arc of a length equal to the radius of the circle, This can be further simplified to Multiplying both sides by 360° gives .
Бірлік символы
Халықаралық өлшемдер және салмақтар бюросы мен Халықаралық стандарттау ұйымы радианның символы ретінде rad белгісін белгілейді. 1909 жылы қолданылған баламалы символдар: c (шеңберлік өлшем үшін үстін сызылған c әрпі), r әрпі немесе үстін сызылған нүкте. Алайда, rad тек бұрыштарды білдіру үшін қолданылады, жалпыға бірдей ұзындық қатынастарын білдірмейді. 1=θ = 2A/r^(2) шеңберлік сектордың ауданы қолданылған ұқсас есептеу 1 радианды 1 м2/м2 етеді. Ең бастысы, радиан – өлшемсіз бірлік, ол 1-ге тең. SI 2019 жүйесінде радиан 1=1 рад = 1 деп анықталады. Математикада және ғылымның барлық салаларында 1=рад = 1 дегенді қолдану – ұзақ уақыттан бері қалыптасқан практика. Джакомо Прандо «қазіргі жағдай физикалық теңдеулердің өлшемдік талдауында радианның елес түрінде пайда болуы мен жоғалуына әкеледі» деп жазады. Мысалы, шкивтен жіппен ілінген нысан rθ сантиметрге көтеріледі немесе түседі, мұнда r – шкивтің радиусы (сантиметрмен), ал θ – шкивтің радианмен бұрылу бұрышы. r-ді θ-мен көбейту кезінде радиан бірлігі нәтижеден жоғалады. Сол сияқты, дөңгелектің бұрыштық жылдамдығының формуласында 1=ω = v/r, радиандар ω бірліктерінде кездеседі, бірақ оң жағында емес. Энтони Френч бұл құбылысты «механиканы оқытудағы мәңгілік проблема» деп атайды. Оберхофер өлшемдік талдау кезінде радианды елемеу және радианды конвенция мен контексттік білімге сәйкес бірліктерде қосу немесе алып тастау туралы кеңесті «педагогикалық тұрғыдан қанағаттанғысыз» деп санайды. 1993 жылы Америка физика мұғалімдерінің метрикалық комитеті радианды тек бұрыштың өлшемі (рад), бұрыштық жылдамдық (рад/с), бұрыштық үдеу (рад/с2) және бұрылу қатаңдығы (Н⋅м/рад) сияқты сандық шамаларда, басқа бұрыштық өлшемдер қолданылғанда әртүрлі сандық мәндер алынған жағдайда ғана көрсету керек деп нақтылады, ал моментке (Н⋅м) және инерция моментіне (кг⋅м2/с) қатысты емес. 1936 мен 2022 жылдар аралығында кем дегенде он ғалым радианды «жазық бұрыштың» негізгі шамасы (және өлшемі) үшін өлшемнің негізгі бірлігі ретінде қарастыру туралы ұсыныс жасады. Квинсидің ұсыныстарды қарауы екі түрлі ұсыныс бар екенін көрсетеді. Біріншісі радиус бірлігін радианға метрге ауыстыруды ұсынады, бірақ бұл шеңбер ауданы үшін өлшемдік талдаумен үйлеспейді (1 = πr ^ 2). Екіншісі өлшемдік тұрақтыны енгізуді ұсынады. Квинсидің айтуынша, бұл тәсіл SI-мен салыстырғанда «логикалық тұрғыдан дұрыс», бірақ «көптеген таныс математикалық және физикалық теңдеулерді өзгертуді» қажет етеді. Бұрыш үшін өлшемдік тұрақты «өте ерекше» және теңдеулерді өлшемдік тұрақтыны қосу үшін өзгерту қиындығы оның кеңінен қолданылуына кедергі келтіруі мүмкін. Мысалы, Boost бірлік кітапханасы жазық бұрышты өлшеммен бұрыш бірліктерін анықтайды, ал Mathematica бірлік жүйесі де бұрыштардың бұрыштық өлшемін қарастырады.
The International Bureau of Weights and Measures and International Organization for Standardization specify rad as the symbol for the radian. Alternative symbols that were in use in 1909 are c (the superscript letter c, for "circular measure"), the letter r, or a superscript , However, rad is only to be used to express angles, not to express ratios of lengths in general. A similar calculation using the area of a circular sector 1=θ = 2A/r^(2) gives 1 radian as 1 m2/m2. The key fact is that the radian is a dimensionless unit equal to 1. In SI 2019, the radian is defined accordingly as 1=1 rad = 1. It is a long established practice in mathematics and across all areas of science to make use of 1=rad = 1. Giacomo Prando writes "the current state of affairs leads inevitably to ghostly appearances and disappearances of the radian in the dimensional analysis of physical equations". For example, an object hanging by a string from a pulley will rise or drop by 1=y = rθ centimeters, where r is the radius of the pulley in centimeters and θ is the angle the pulley turns in radians. When multiplying r by θ the unit of radians disappears from the result. Similarly in the formula for the angular velocity of a rolling wheel, 1=ω = v/r, radians appear in the units of ω but not on the right hand side. Anthony French calls this phenomenon "a perennial problem in the teaching of mechanics". Oberhofer says that the typical advice of ignoring radians during dimensional analysis and adding or removing radians in units according to convention and contextual knowledge is "pedagogically unsatisfying". In 1993 the American Association of Physics Teachers Metric Committee specified that the radian should explicitly appear in quantities only when different numerical values would be obtained when other angle measures were used, such as in the quantities of angle measure (rad), angular speed (rad/s), angular acceleration (rad/s2), and torsional stiffness (N⋅m/rad), and not in the quantities of torque (N⋅m) and angular momentum (kg⋅m2/s). At least a dozen scientists between 1936 and 2022 have made proposals to treat the radian as a base unit of measurement for a base quantity (and dimension) of "plane angle". Quincey's review of proposals outlines two classes of proposal. The first option changes the unit of a radius to meters per radian, but this is incompatible with dimensional analysis for the area of a circle, 1=πr^(2). The other option is to introduce a dimensional constant. According to Quincey this approach is "logically rigorous" compared to SI, but requires "the modification of many familiar mathematical and physical equations". A dimensional constant for angle is "rather strange" and the difficulty of modifying equations to add the dimensional constant is likely to preclude widespread use. For example, the Boost units library defines angle units with a plane angle dimension, and Mathematica's unit system similarly considers angles to have an angle dimension.
Градиандар арасында
радиан бір айналымға тең, ол анықтамасы бойынша 400 градианға (400 гон немесе 400г) тең. Радианды градианға айналдыру үшін көбейтіңіз, ал градианды радианға айналдыру үшін көбейтіңіз. Мысалы,
radians equals one turn, which is by definition 400 gradians (400 gons or 400g). To convert from radians to gradians multiply by , and to convert from gradians to radians multiply by For example,
Физика
Радиан физикада бұрыштық өлшемдер қажет болған кезде кеңінен қолданылады. Мысалы, бұрыштық жылдамдық әдетте секундына радиан (rad/s) бірлігінде беріледі. Бір секундтағы бір толық айналыс 2 радианға тең. Сол сияқты, бұрыштық үдеудің бірлігі көбінесе секундына радиан квадрат (rad/s²) болып табылады. Өлшемдік талдау үшін бұрыштық жылдамдық пен бұрыштық үдеудің өлшемдері с⁻¹ және с⁻² болып табылады. Сондай-ақ, екі толқынның фазалық айырмасын радиандармен де көрсетуге болады. Мысалы, егер екі толқынның фазалық айырмасы (n⋅2π) радиан болса, мұндағы n – бүтін сан, онда олар бір фазада есептеледі, ал егер фазалық айырмасы (n⋅π) радиан болса, мұндағы n – бүтін сан, онда олар антифазада есептеледі. Радианның кері шамасы (rad⁻¹) сияқты туынды бірліктерде де қолданылады, мысалы, радианға метр (бұрыштық толқын ұзындығы үшін) немесе радианға джоуль (нютон-метрге тең).
The radian is widely used in physics when angular measurements are required. For example, angular velocity is typically expressed in the unit radian per second (rad/s). One revolution per second corresponds to 2 radians per second. Similarly, the unit used for angular acceleration is often radian per second per second (rad/s2). For the purpose of dimensional analysis, the units of angular velocity and angular acceleration are s−1 and s−2 respectively. Likewise, the phase difference of two waves can also be expressed using the radian as the unit. For example, if the phase difference of two waves is (n⋅2) radians with n is an integer, they are considered to be in phase, whilst if the phase difference of two waves is with n an integer, they are considered to be in antiphase. Reciprocal radians or inverse radians (rad 1) is involved in derived units such as meters per radian (for angular wavelength) or joule per radian (equivalent to newton metre).
Префикстер мен нұсқалары
Субмультипльдерге арналған метрикалық префикстер радианмен бірге қолданылады. Миллирадиан (mrad) – радианның мыңнан бір бөлігі (0,001 рад), яғни 1 рад = 10³ мрад. Дөңгелектің ішінде 2 × 1000 миллирадиан (≈ 6283,185 мрад) бар. Сондықтан миллирадиан – толық шеңберге түсетін бұрыштың шамалы бөлігі. Бұл бұрыштық өлшем бірлігі телескоптық прицелдерді шығаратын компаниялар ретикулдарындағы (стадиаметрлік) қашықтықты өлшеу үшін жиі қолданылады. Лазерлік сәулелердің дивергенциясы да әдетте миллирадианмен өлшенеді. Бұрыштық миллирадиан – НАТО және басқа да әскери ұйымдар артиллерия мен нысанаға алу кезінде қолданатын миллирадианға жуық шама. Әрбір бұрыштық миллирадиан шеңбердің 1/6400 бөлігін көрсетеді және миллирадианнан шамамен 1,875% кішірек. Нысанаға алу жұмыстарында жиі кездесетін кіші бұрыштар үшін, есептеулерде 6400 санын пайдалану ыңғайлылығы, оның енгізетін шағын математикалық қателерден артық. Бұрын басқа артиллериялық жүйелер әртүрлі жуықтамаларды қолданған; мысалы, Швеция «стрек» жүйесін, ал КСРО қолданған. Миллирадианға негізделген НАТО миллирадианы 1000 м қашықтықта шамамен 1 м-ге дейін созылады (мұндай кіші бұрыштарда қисықтыққа мән берудің қажеті жоқ). Миллиден кіші префикстер өте кішкентай бұрыштарды өлшеу үшін пайдалы. Микрорадиандар (μrad, e=6) және нанорадиандар (nrad, e=9) астрономияда қолданылады, сонымен қатар өте төмен дивергенциясы бар лазерлердің сәуле сапасын өлшеу үшін де қолданылуы мүмкін. Көбірек таралғаны – доғалық секунд, ол ≈ 4,8481 микрорадианға тең (шамамен).
Metric prefixes for submultiples are used with radians. A milliradian (mrad) is a thousandth of a radian (0.001 rad), i. e. 1=1 rad = 103 mrad. There are 2 × 1000 milliradians (≈ 6283.185 mrad) in a circle. So a milliradian is just under of the angle subtended by a full circle. This unit of angular measurement of a circle is in common use by telescopic sight manufacturers using (stadiametric) rangefinding in reticles. The divergence of laser beams is also usually measured in milliradians. The angular mil is an approximation of the milliradian used by NATO and other military organizations in gunnery and targeting. Each angular mil represents of a circle and is % or 1.875% smaller than the milliradian. For the small angles typically found in targeting work, the convenience of using the number 6400 in calculation outweighs the small mathematical errors it introduces. In the past, other gunnery systems have used different approximations to ; for example Sweden used the streck and the USSR used Being based on the milliradian, the NATO mil subtends roughly 1 m at a range of 1000 m (at such small angles, the curvature is negligible). Prefixes smaller than milli are useful in measuring extremely small angles. Microradians (μrad, e= 6) and nanoradians (nrad, e= 9) are used in astronomy, and can also be used to measure the beam quality of lasers with ultra low divergence. More common is the arc second, which is rad (around 4.8481 microradians).
ХХ ғасырдан бұрын
Бұрышты доғаның ұзындығымен өлшеу идеясы математиктерде ерте заманда қолданылған. Мысалы, әл-Каши (шамамен 1400 ж.) диаметрлік бөліктерді бірлік ретінде пайдаланған, онда диаметрдің бір бөлігі радианға тең болған. Олар диаметр бөлігінің сексагезималдық кіші бірліктерін де қолданған. Ньютон 1672 жылы «дененің дөңгелек қозғалысының бұрыштық шамасы» туралы айтқан, бірақ оны астрономиялық алгоритмді жасау үшін салыстырмалы өлшем ретінде ғана қолданған. Радиан өлшемі туралы түсінік әдетте 1716 жылы қайтыс болған Роджер Котсқа байланысты. 1722 жылы оның туысы Роберт Смит Котстың математикалық жазбаларын жинап, «Harmonia mensurarum» атты кітапқа жариялаған. Редакциялық түсініктемелердің бір тарауында Смит бір радианды градустармен есептеудің алғашқы жарияланған нұсқасын берді, Котстың сақталмаған жазбасына сілтеме жасай отырып. Смит радианды атауын қоспағанда, толық сипаттады – «Енді бұл сан шеңбердің радиусына қатысты жартылай шеңберге тең 180 градусқа шамалас, яғни 1-ге 3.141592653589-ға» – және оның бұрыштық өлшем бірлігі ретіндегі табиғилығын мойындады. 1765 жылы Леонард Эйлер радианды бұрыш өлшемінің бірлігі ретінде қабылдады. Эйлер, мүмкін, радиандық конвенция деп аталатын осы конвенцияны бірінші болып қабылдаған, ол бұрыштық жылдамдық үшін қарапайым формула береді: 1 = ω = v/r. Радиандық конвенция кеңінен қабылданды, ал басқа конвенциялар өлшемдік тұрақтыны қажет етудің кемшілігіне ие, мысалы 1 = ω = v/(ηr). Радиан термині кеңінен таралғанға дейін бұл бірлік көбінесе бұрыштың дөңгелек өлшемі деп аталды. Радиан термині алғаш рет 1873 жылдың 5 маусымында Белфаст қаласындағы Корольдік колледжде Джеймс Томсон (Лорд Келвиннің інісі) ұсынған емтихан сұрақтарында пайда болды. Ол бұл терминді 1871 жылдан бері қолданған, ал 1869 жылы Томас Мьюр, сол кезде Сент-Эндрюс университетінде, «рад», «радиальды» және «радиан» терминдері арасында шешілмейтін күйде болған. 1874 жылы Джеймс Томсонмен кеңескеннен кейін Мьюр радианды қабылдады. Радиан атауы осыдан кейін бірден кеңінен қолданылмады. 1890 жылы жарық көрген Лонгманның мектеп тригонометриясы радианды дөңгелек өлшем деп атады. 1893 жылы Александр Макфарлейн «дөңгелек қатынастар үшін нақты талдамалық аргумент – доғаның радиусқа қатынасы емес, сектордың ауданының екі еселенген радиус квадратына қатынасы» деп жазды. Бір себеппен бұл мақала Чикагодағы Колумбия көрмесімен байланысты өткен математикалық конгресс баяндамаларынан алынып тасталды (167-бетте мойындалған) және жеке түрде оның «Кеңістік талдауы туралы еңбектерінде» (1894) жарияланды. Макфарлейн осы идеяға немесе аудандардың қатынасына гиперболалық бұрыштың негізін қарастырғанда келді, ол ұқсас түрде анықталған.
The idea of measuring angles by the length of the arc was in use by mathematicians quite early. For example, al Kashi (c. 1400) used so called diameter parts as units, where one diameter part was radian. They also used sexagesimal subunits of the diameter part. Newton in 1672 spoke of "the angular quantity of a body's circular motion", but used it only as a relative measure to develop an astronomical algorithm. The concept of the radian measure is normally credited to Roger Cotes, who died in 1716. By 1722, his cousin Robert Smith had collected and published Cotes' mathematical writings in a book, Harmonia mensurarum. In a chapter of editorial comments, Smith gave what is probably the first published calculation of one radian in degrees, citing a note of Cotes that has not survived. Smith described the radian in everything but name – "Now this number is equal to 180 degrees as the radius of a circle to the semicircumference, this is as 1 to 3.141592653589" –, and recognized its naturalness as a unit of angular measure. In 1765, Leonhard Euler implicitly adopted the radian as a unit of angle. Euler was probably the first to adopt this convention, referred to as the radian convention, which gives the simple formula for angular velocity 1=ω = v/r. As discussed in , the radian convention has been widely adopted, and other conventions have the drawback of requiring a dimensional constant, for example 1=ω = v/(ηr). Prior to the term radian becoming widespread, the unit was commonly called circular measure of an angle. The term radian first appeared in print on 5 June 1873, in examination questions set by James Thomson (brother of Lord Kelvin) at Queen's College, Belfast. He had used the term as early as 1871, while in 1869, Thomas Muir, then of the University of St Andrews, vacillated between the terms rad, radial, and radian. In 1874, after a consultation with James Thomson, Muir adopted radian. The name radian was not universally adopted for some time after this. Longmans' School Trigonometry still called the radian circular measure when published in 1890. In 1893 Alexander Macfarlane wrote "the true analytical argument for the circular ratios is not the ratio of the arc to the radius, but the ratio of twice the area of a sector to the square on the radius." For some reason the paper was withdrawn from the published proceedings of mathematical congress held in connection with World's Columbian Exposition in Chicago (acknowledged at page 167), and privately published in his Papers on Space Analysis (1894). Macfarlane reached this idea or ratios of areas while considering the basis for hyperbolic angle which is analogously defined.
СИ бірлігі ретінде
Пауль Квинси және басқалар «Бұрыштардың Халықаралық бірліктер жүйесіндегі (SI) мәртебесі ұзақ уақыттан бері дау-дамай мен түсініспеушіліктерге себеп болып келеді» деп жазды. 1960 жылы CGPM SI жүйесін құрды, ал радиан стерадианмен бірге «қосымша бірлік» ретінде жіктелді. Бұл ерекше класс ресми түрде «негізгі немесе туынды бірліктер» ретінде қарастырылды, себебі CGPM радианның негізгі бірлік пе, туынды бірлік пе деген мәселеде бір келісімге келе алмады. Ричард Нельсон: «Осы түсініксіздік [қосымша бірліктерді жіктеуде] олардың дұрыс интерпретациясы туралы белсенді талқылауға себеп болды», - деп жазады, бірақ ағымдағы тәжірибеге қатысты өзгерістерден аулақ болу үшін бұл ұсыныстан бас тартты. 1980 жылдың қазан айында CGPM қосымша бірліктерді өлшемсіз туынды бірліктер деп шешті, сондай-ақ CGPM оларды SI туынды бірліктерінің өрнектерінде қолдану немесе қолданбау еркіндігін берді, себебі «бір уақытта үйлесімді және ыңғайлы болатын және жазық және кеңістіктік бұрыштарды негізгі шамалар ретінде қарастыруға мүмкіндік беретін формализм жоқ» және «радиан мен стерадианды SI негізгі бірліктері ретінде қарастыру мүмкіндігі] тек жеті негізгі бірлікке негізделген SI жүйесінің ішкі үйлесімділігін бұзады» деген негізде. 1995 жылы CGPM қосымша бірліктер класын жойды және радиан мен стерадианды «өлшемсіз туынды бірліктер ретінде анықтады, олардың атаулары мен белгілері басқа SI туынды бірліктерінің өрнектерінде қажет болған жағдайда қолданылуы мүмкін» деп белгіледі. Михаил Калинин 2019 жылы жазған мақаласында 1980 жылғы CGPM шешімін «негізсіз» деп сынады және 1995 жылғы CGPM шешімі дәйекті емес аргументтерді қолданды және «SI терминологиясында көптеген сәйкессіздіктер, қайшылықтар мен қарама-қайшылықтарға» әкелді деді. 2013 жылғы CCU отырысында Питер Мор радианды өлшемсіз бірлік ретінде анықтаудан туындаған күдікті дәйектіліктер туралы баяндама жасады. CCU президенті Ян М. Миллс бұл мәселені «жеңілмейтін проблема» деп атады және SI жүйесіндегі бұрыштар мен өлшемсіз шамалар жөніндегі CCU жұмыс тобы құрылды. CCU соңғы рет 2021 жылы өткізілді, бірақ бір келісімге келе алмады. Аз ғана мүшелер радианды негізгі бірлік ретінде қарастыруды қатты қолдады, бірақ көпшілігі қазіргі жағдайды қабылдауға болады немесе өзгеріс шешілген мәселелерден гөрі көп проблема тудырады деп ойлады. Басқа да жұмыстармен қатар, «SI қосымша бірліктерінің тарихи қолданылуын қарастыру және оларды қайта енгізудің пайдасы бар-жоғын бағалау» үшін жұмыс тобы құрылды.
As Paul Quincey et al. writes, "the status of angles within the International System of Units (SI) has long been a source of controversy and confusion." In 1960, the CGPM established the SI and the radian was classified as a "supplementary unit" along with the steradian. This special class was officially regarded "either as base units or as derived units", as the CGPM could not reach a decision on whether the radian was a base unit or a derived unit. Richard Nelson writes "This ambiguity [in the classification of the supplemental units] prompted a spirited discussion over their proper interpretation." but turned it down to avoid an upheaval to current practice. In October 1980 the CGPM decided that supplementary units were dimensionless derived units for which the CGPM allowed the freedom of using them or not using them in expressions for SI derived units, on the basis that "[no formalism] exists which is at the same time coherent and convenient and in which the quantities plane angle and solid angle might be considered as base quantities" and that "[the possibility of treating the radian and steradian as SI base units] compromises the internal coherence of the SI based on only seven base units". In 1995 the CGPM eliminated the class of supplementary units and defined the radian and the steradian as "dimensionless derived units, the names and symbols of which may, but need not, be used in expressions for other SI derived units, as is convenient". Mikhail Kalinin writing in 2019 has criticized the 1980 CGPM decision as "unfounded" and says that the 1995 CGPM decision used inconsistent arguments and introduced "numerous discrepancies, inconsistencies, and contradictions in the wordings of the SI". At the 2013 meeting of the CCU, Peter Mohr gave a presentation on alleged inconsistencies arising from defining the radian as a dimensionless unit rather than a base unit. CCU President Ian M. Mills declared this to be a "formidable problem" and the CCU Working Group on Angles and Dimensionless Quantities in the SI was established. The CCU met most recently in 2021, but did not reach a consensus. A small number of members argued strongly that the radian should be a base unit, but the majority felt the status quo was acceptable or that the change would cause more problems than it would solve. A task group was established to "review the historical use of SI supplementary units and consider whether reintroduction would be of benefit", among other activities.