แรงเสียดทาน-1

แรงเสยี ดทาน

แรงเสยี ดทาน (friction) เป็นแรงทเ่ี กดิ ข้นึ เมอ่ื วตั ถหุ น่งึ พยายามเคลอ่ื นท่ี หรอื กาลงั เคลอ่ื นทไ่ี ปบนผวิ ของ อกี วตั ถุ เนอ่ื งจากมแี รงมากระทา มลี กั ษณะทส่ี าคญั ดงั น้ี 1. เกดิ ข้นึ ระหวา่ งผวิ สมั ผสั ของวตั ถุ 2. มที ศิ ทางตรงกนั ขา้ มกบั ทศิ ทางทว่ี ตั ถเุ คลอ่ื นทห่ี รอื ตรงขา้ มทศิ ทางของแรงทพ่ี ยายามทาใหว้ ตั ถเุ คลอ่ื นท่ี ดงั รูป รูปแสดงลกั ษณะของแรงเสียดทาน ถา้ วาง A อยบู่ นวตั ถุ B ออกแรง ลากวตั ถุ วตั ถุ A จะเคลื่อนที่หรือไม่ก็ตาม จะมีแรงเสียดทาน เกิดข้ึนระหว่างผวิ ของ A และ B แรงเสียดทานมีทิศทางตรงกนั ขา้ มกบั แรง ที่พยายามตอ่ ตา้ น การเคล่อื นท่ีของ A ประเภทของแรงเสียดทาน แรงเสียดทานมี 2 ประเภท คือ 1. แรงเสียดทานสถิต (static friction) คือ แรงเสียดทานที่เกิดข้ึนระหวา่ งผิวสมั ผสั ของวตั ถุ ใน สภาวะท่ีวตั ถไุ ดร้ ับแรงกระทาแลว้ อยนู่ ่ิง 2. แรงเสียดทานจลน์ (kinetic friction) คือ แรงเสียดทานท่ีเกิดข้ึนระหวา่ งผวิ สมั ผสั ของวตั ถุ ใน สภาวะที่วตั ถไุ ดร้ ับแรงกระทาแลว้ เกิดการเคลื่อนท่ีดว้ ยความเร็วคงที่

ปจั จยั ทม่ี ผี ลต่อแรงเสยี ดทาน แรงเสยี ดทานระหวา่ งผวิ สมั ผสั จะมคี ่ามากหรอื นอ้ ยข้นึ อยู่กบั 1. แรงกดตง้ั ฉากกบั ผวิ สมั ผสั ถา้ แรงกดตวั ฉากกบั ผวิ สมั ผสั มากจะเกดิ แรงเสยี ดทานมาก ถา้ แรงกดตง้ั ฉากกบั ผวิ สมั ผสั นอ้ ยจะเกดิ แรงเสยี ดทานนอ้ ย ดงั รูป รูป ก แรงเสยี ดทานนอ้ ย รูป ข แรงเสยี ดทานมาก 2. ลกั ษณะของผวิ สมั ผสั ถา้ ผวิ สมั ผสั หยาบ ขรขุ ระจะเกดิ แรงเสยี ดทานมาก ดงั รูป ก สว่ นผวิ สมั ผสั เรยี บ ลน่ื จะเกดิ แรงเสยี ดทานนอ้ ยดงั รูป ข รูป ก แรงเสยี ดทานมาก รูป ข แรงเสยี ดทานนอ้ ย 3. ชนดิ ของผวิ สมั ผสั เช่น คอนกรตี กบั เหลก็ เหลก็ กบั ไม้ จะเหน็ วา่ ผวิ สมั ผสั แต่ละคู่ มคี วามหยาบ ขรุขระ หรอื เรยี บลน่ื เป็นมนั แตกต่างกนั ทาใหเ้กดิ แรงเสยี ดทานไมเ่ ทา่ กนั

การลดแรงเสยี ดทาน การลดแรงเสยี ดทานสามารถทาไดห้ ลายวธิ ีดงั น้ี 1. การใชน้ า้ มนั หลอ่ ลน่ื หรือจาระบี 2. การใชร้ ะบบลูกปืน 3. การใชอ้ ปุ กรณต์ ่างๆ เช่น ตลบั ลูกปืน 4. การออกแบบรูปร่างของยานพาหนะใหเ้พรยี วลมทาใหล้ ดแรงเสยี ดทาน การเพม่ิ แรงเสยี ดทาน การเพม่ิ แรงเสยี ดทานในดา้ นความปลอดภยั ของมนุษย์ เช่น 1. ยางรถยนตม์ ดี อกยางเป็นลวดลาย มวี ตั ถปุ ระสงคเ์ พอ่ื เพม่ิ แรงเสยี ดทานระหวา่ งลอ้ กบั ถนน ดงั รูป 2. การหยุดรถตอ้ งเพม่ิ แรงเสยี ดทานทเ่ี บรก เพอ่ื หยดุ หรอื ทาใหร้ ถแลน่ ชา้ ลง 3. รองเทา้ บรเิ วณพ้นื ตอ้ งมลี วดลาย เพอ่ื เพม่ิ แรงเสยี ดทานทาใหเ้วลาเดนิ ไมล่ น่ื หกลม้ ไดง้ า่ ย 4. การปูพ้นื หอ้ งนา้ ควรใชก้ ระเบ้อื งทม่ี ผี วิ ขรุขระ เพอ่ื ช่วยเพม่ิ แรงเสียดทาน เวลาเปียกนา้ จะไดไ้ ม่ลน่ื ลม้

สมบตั ขิ องแรงเสยี ดทาน 1. แรงเสยี ดทานมคี ่าเป็นศูนย์ เมอ่ื วตั ถไุ ม่มแี รงภายนอกมากระทา 2. ขณะทม่ี แี รงภายนอกมากระทาต่อวตั ถุ และวตั ถยุ งั ไมเ่ คลอ่ื นท่ี แรงเสยี ดทานทเ่ี กดิ ข้นึ มขี นาดต่างๆ กนั ตามขนาดของแรงทม่ี ากระทา และแรงเสยี ดทานทม่ี คี ่ามากทส่ี ุดคอื แรงเสยี ดทานสถติ เป็นแรงเสยี ดทานท่ี เกดิ ข้นึ เมอ่ื วตั ถเุ ร่มิ เคลอ่ื นท่ี 3. แรงเสยี ดทานมที ศิ ทางตรงกนั ขา้ มกบั การเคลอ่ื นทข่ี องวตั ถุ 4. แรงเสยี ดทานสถติ มคี ่าสูงกวา่ แรงเสยี ดทานจลนเ์ ลก็ นอ้ ย 5. แรงเสยี ดทานจะมคี ่ามากหรอื นอ้ ยข้นึ อยู่กบั ลกั ษณะของผวิ สมั ผสั ผวิ สมั ผสั หยาบหรอื ขรุขระจะมแี รง เสยี ดทานมากกวา่ ผวิ เรยี บและลน่ื 6. แรงเสยี ดทานข้นึ อยู่กบั นา้ หนกั หรอื แรงกดของวตั ถทุ ก่ี ดลงบนพ้นื ถา้ นา้ หนกั หรอื แรงกดมากแรงเสยี ด ทานกจ็ ะมากข้นึ ดว้ ย 7. แรงเสยี ดทานไมข่ ้นึ อยู่กบั ขนาดหรอื พ้นื ทข่ี องผวิ สมั ผสั

การคานวณ หาสมั ประสทิ ธ์ขิ องแรงเสยี ดทานสมั ประสทิ ธ์ิของแรงเสยี ดทานระหวา่ งผวิ สมั ผสั คู่หน่งึ ๆ คอื อตั ราสว่ นระหวา่ งแรงเสยี ดทานต่อแรงกดตง้ั ฉากกบั ผวิ สมั ผสั ตวั อย่างท่ี 1 ออกแรง 20 นวิ ตนั ลากวตั ถไุ ปตามพ้นื ราบ ถา้ สมั ประสทิ ธ์ิของแรงเสยี ดทาน = 10 จง คานวณหานา้ หนกั ของวตั ถุ วธิ ีทา

ตวั อย่างท่ี 2 วตั ถุ ก มแี รงกดลงบนพ้นื โตะ๊ 30 นวิ ตนั ตอ้ งออกแรงฉดุ ในแนวขนาน 3 นวิ ตนั สมั ประสทิ ธ์ิ ของแรงเสยี ดทานมคี ่าเท่าไร วธิ ที า