
【化】 radius of curvature
曲率半径(Radius of Curvature)是描述曲线在某一点处弯曲程度的一个关键几何量。从汉英词典的角度来看,其核心含义可概括为:
中文定义:
曲率半径指曲线或曲面在某一点处的曲率(curvature)的倒数,即 ( R = frac{1}{kappa} )(其中 (kappa) 为曲率)。它表示该点处最贴近曲线的圆弧(密切圆)的半径。曲率半径越小,曲线在该点的弯曲程度越剧烈;反之则越平缓。
英文对应术语:
Radius of Curvature(缩写:ROC)
对于平面曲线 ( y = f(x) ),曲率半径 ( R ) 的计算公式为: $$ R = frac{ left(1 + left( frac{dy}{dx} right) right)^{3/2} }{ left| frac{dy}{dx} right| } $$ 此公式源于微积分中曲率 (kappa) 的定义((kappa = frac{|y''|}{(1 + (y'))^{3/2}})),故 ( R = frac{1}{kappa} )。
在道路、轨道设计中,需计算弯道的曲率半径以确保安全转弯半径。例如,高速公路的最小曲率半径需满足车辆离心力限制。
透镜表面的曲率半径直接影响焦距,如凸透镜焦距公式 ( f = frac{R}{2} )(近似薄透镜模型)。
带电粒子在磁场中的运动轨迹曲率半径由洛伦兹力决定:( R = frac{mv}{qB} )(( m ) 为质量,( v ) 为速度,( q ) 为电荷量,( B ) 为磁感应强度)。
定义曲率半径为“曲线在某点处的曲率的倒数,表征曲线局部弯曲程度”。
英文详解曲率半径的数学推导与几何意义(公式见上文)。
强调其在机械工程中的应用,如凸轮轮廓、齿轮齿形的曲率半径计算。
以圆周为例:圆的曲率半径恒等于其半径(( R = r ))。对于任意曲线,曲率半径即该点处“最佳拟合圆”的半径,此圆称为“密切圆”(osculating circle),与曲线在该点具有相同的切线和曲率。
曲率半径是微分几何中描述曲线弯曲程度的核心概念,指某一点处与曲线最贴合的圆的半径。具体解释如下:
曲率半径(R)是曲率(κ)的倒数,即: $$ R = frac{1}{κ} $$ 对于平面曲线:
在某点P的曲率半径对应着该点处的密切圆(osculating circle),这个圆与曲线在P点具有:
工程设计中常用于:
曲线的弯曲程度越剧烈,曲率半径越小。这个概念将抽象的弯曲程度量化为具体几何尺度,是连接数学理论与工程实践的重要参数。
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