eeebbb

คานา รายงานเลม่ น้เี ปน็ รายงานเร่ืองแรงเสียดทาน เปน็ ส่วนหนึ่งในวชิ าวทิ ยาศาสตร์จดั ทาข้นึ เพ่ือให้ความรเู้ ก่ียวกบั แรงเสียดทาน คณะผจู้ ัดทาได้รวบรวมขอ้ มูลจากอินเตอรเ์ นต็ และทาการทดลอง สดุ ท้ายน้ี คณะผู้จดั ทาหวงั วา่ รายงานเลม่ นจี้ ะเปน็ ประโยนชก์ บั ผทู้ ่สี นใจได้และผู้ทนี่ าไปใชใ้ หเ้ กิดผลสมั ฤทธิ์ตามความคาดหวัง ผจู้ ดั ทา นส.นนั ท์ปภทั ร์ ชีวาประภารชั ต์ เลขที่ 39 นส. วรพรรณ สุวรรณนอ้ ย เลขที่ 40 นส. วรี นสั สขุ ขัง เลขท่ี 41 นายอิทธมิ นต์ พลขันธ์ เลขที่ 43 นส. ศภุ ิสรา พนาพิศาล เลขท่ี 44

สารบญั 1-7 8-15ทฤษฎีที่เก่ยี วขอ้ ง 16การทดลองการหาแรงเสียดทาน 17คาถามหลงั การทดลองบรรณานกุ รม

ทฤษฎีท่ีเกย่ี วขอ้ ง 1 แรงเสียดทาน (friction) เป็นแรงท่ีเกิดข้ึนเมื่อวัตถุหนึ่งพยายามเคล่ือนท่ีและเป็น แรงที่ต้านการเคลื่อนท่ีเชิงสัมพัทธ์ หรือแนวโน้มของการเคลื่อนที่ดังกล่าว ของพ้ืนผิวสองอย่างที่สัมผัสกัน มักจะเกิดตรงข้ามกับแรงท่ีทาให้วัตถุเคลื่อนที่เสมอ มลี ักษณะที่สาคญั ดังน้ี1. เกดิ ขนึ้ ระหวา่ งผิวสมั ผัสของวตั ถุ2.มีทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางท่ีวัตถุเคล่ือนที่หรือตรงข้ามทศิ ทางของแรงที่พยายามทาให้วตั ถุเคล่อื นท่ี

2ประเภทของแรงเสยี ดทานแรงเสยี ดทานมี 2 ประเภท คอื1. แรงเสียดทานสถติ (static friction) คอื แรงเสียดทานที่ เกิดข้นึ ระหว่างผิวสัมผสั ของวัตถุ ในสภาวะทว่ี ตั ถไุ ด้รบั แรง กระทาแลว้ อยู่น่งิ2. แรงเสยี ดทานจลน์ (kinetic friction) คือ แรงเสียดทาน ทเ่ี กิดขนึ้ ระหวา่ งผิวสมั ผัสของวัตถุ ในสภาวะท่วี ัตถไุ ดร้ ับแรง กระทาแล้วเกดิ การเคลอื่ นที่ดว้ ยความเรว็ คงท่ีการคานวณหาสมั ประสทิ ธข์ิ องแรงเสยี ดทาน สมั ประสิทธ์ิของแรงเสยี ดทานระหวา่ งผิวสัมผัสค่หู นึ่งๆคือ อตั ราส่วนระหว่างแรงเสยี ดทานต่อแรงกดตง้ั ฉากกับผวิ สัมผสั

3ปจั จัยทม่ี ีผลต่อแรงเสยี ดทานแรงเสยี ดทานระหวา่ งผิวสัมผสั จะมีค่ามากหรอื น้อยขึ้นอยกู่ บั1. แรงกดตง้ั ฉากกบั ผิวสัมผัส ถ้าแรงกดตงั้ ฉากกับผิวสมั ผสั มากจะ เกดิ แรงเสยี ดทานมาก ถ้าแรงกดตงั้ ฉากกับผิวสมั ผัสนอ้ ยจะเกดิ แรงเสยี ดทานนอ้ ย2. ลักษณะของผวิ สมั ผสั ถา้ ผวิ สัมผัสหยาบ ขรุขระจะเกิดแรง เสยี ดทานมาก ส่วนผวิ สัมผสั เรยี บลน่ื จะเกิดแรงเสยี ดทานนอ้ ย3. ชนิดของผิวสัมผัส เช่น คอนกรตี กบั เหล็ก เหล็กกบั ไม้ จะเห็น วา่ ผวิ สัมผัสแต่ละคู่ มคี วามหยาบ ขรุขระ หรอื เรียบลืน่ เปน็ มนั แตกต่างกนั ทาให้เกิดแรงเสยี ดทานไม่เท่ากนัการลดแรงเสยี ดทานการลดแรงเสยี ดทานสามารถทาไดห้ ลายวิธีดงั น้ี1. การใชน้ ้ามันหลอ่ ลนื่ หรือจาระบี2. การใช้ระบบลกู ปืน3. การใช้อปุ กรณ์ต่างๆ เชน่ ตลบั ลกู ปนื4. การออกแบบรปู ร่างของยานพาหนะใหเ้ พรยี วลมทาใหล้ ดแรง เสยี ดทาน

4การเพม่ิ แรงเสยี ดทานการเพิม่ แรงเสยี ดทานในดา้ นความปลอดภัยของมนษุ ย์ เชน่1. ยางรถยนต์มีดอกยางเปน็ ลวดลาย มีวัตถปุ ระสงค์เพอ่ื เพิ่ม แรงเสียดทานระหว่างล้อกบั ถนน2. การหยุดรถต้องเพิม่ แรงเสยี ดทานท่ีเบรก เพ่ือหยุดหรือทา ให้รถแลน่ ช้าลง3. รองเทา้ บรเิ วณพืน้ ตอ้ งมลี วดลาย เพอื่ เพ่มิ แรงเสียดทานทา ให้เวลาเดินไม่ล่ืนหกลม้ ได้งา่ ย4. การปพู นื้ ห้องนา้ ควรใช้กระเบื้องทม่ี ผี ิวขรขุ ระ เพื่อชว่ ยเพ่ิมแรง เสียดทาน เวลาเปียกน้าจะไดไ้ ม่ลื่นลม้

5สมบัติของแรงเสยี ดทาน1. แรงเสยี ดทานมีคา่ เป็นศูนย์ เมอ่ื วัตถุไม่มีแรงภายนอกมา กระทา2. ขณะที่มแี รงภายนอกมากระทาต่อวตั ถุ และวัตถุยงั ไม่เคล่อื นท่ี แรงเสยี ดทานทีเ่ กิดข้ึนมขี นาดตา่ งๆกัน ตามขนาดของแรง ทมี่ ากระทา แรงเสยี ดทานที่มีค่ามากท่สี ดุ คอื แรงเสียด ทานสถติ เป็นแรงเสยี ดทานทเ่ี กิดขึ้นเม่อื วตั ถุเรมิ่ เคลอ่ื นท่ี3. แรงเสียดทานมที ศิ ทางตรงกันข้ามกบั การเคลอื่ นทข่ี องวัตถุ4. แรงเสียดทานสถิตมีค่าสงู กว่าแรงเสยี ดทานจลน์เลก็ นอ้ ย5. แรงเสียดทานจะมคี ่ามากหรอื น้อยข้ึนอยกู่ บั ลักษณะของ ผิวสมั ผัส ผวิ สมั ผัสหยาบหรอื ขรุขระจะมีแรงเสียดทาน มากกว่าผวิ เรยี บและล่ืน6. แรงเสียดทานขนึ้ อย่กู บั น้าหนักหรอื แรงกดของวัตถทุ ก่ี ดลง บนพ้นื ถา้ น้าหนักหรือแรงกดมากแรงเสียดทานก็จะมาก ขึน้ ด้วย7. แรงเสียดทานไมข่ นึ้ อยู่กบั ขนาดหรอื พ้ืนทข่ี องผวิ สัมผสั

6ขอ้ ดขี องแรงเสยี ดทาน แมว้ า่ แรงเสยี ดทานจะทาใหส้ ้นิ เปลอื งพลังงานมากในการทาใหว้ ัตถุเคลือ่ นที่ แต่ในบางกรณแี รงเสียดทานกม็ ปี ระโยชน์ต่อการเคล่ือนท่ีของยานพาหนะ เช่น ขณะทร่ี ถแลน่ จะต้องมแี รงเสยี ดทานระหวา่ งล้อกับถนน เพื่อทาใหร้ ถเคลอื่ นทไ่ี ปไดต้ ามทิศทางที่ต้องการ ยางรถยนต์ทจี่ าเปน็ ตอ้ งมีดอกยางเปน็ ลวดลายเพ่อื เพม่ิ แรงเสียดทานระหวา่ งล้อกบั ถนน ขณะหยุดรถหรอื เบรกให้รถหยุดหรอื แลน่ ช้าลง จะต้องเกิดแรงเสียดทาน เพือ่ ทาใหล้ ้อหยุดหมุนหรอื หมุนช้าลงขอ้ เสียของแรงเสยี ดทาน แรงเสียดทานทาใหว้ ตั ถุเคลอ่ื นทชี่ ้า จงึ ต้องใชแ้ รงมากขึน้ เพ่ือเอาชนะแรงเสียดทานทาใหส้ นิ้ เปลืองพลงั งานมาก

7สูตรการหาแรงเสยี ดทาน แรงเสยี ดทานสถติ

การทดลองเร่ืองการหารงเสยี ดทาน 8วตั ถปุ ระสงค์การทดลอง เพ่ือหาแรงเสยี ดทานอุปกรณ์การทดลอง1. เคร่ืองช่ังสปรงิ2. ถุงทราย3. แผน่ ไมเ้ รยี บ4. ถงุ รอ้ น5. สารหลอ่ ลน่ืโดยการทดลองจะแบ่งออกเปน็ สองตอนดว้ ยกนัตอนท่ี 1 เพ่อื หาแรงเสยี ดทานแต่ละประเภทและหาความสัมพนั ธ์ ระหวา่ งขนาดของแรงเสยี ดทานกบั แรงปฏิกิริยาตงั้ ฉาก กบั ผิวสมั ผสัตอนท่ี 2 เพื่อหาความสมั พันธร์ ะหว่างแรงเสยี ดทานกบั ชนิดของ ผิวคู่สมั ผัส

ตอนท่ี 1 9 เพอ่ื หาแรงเสียดทานแต่ละประเภทและหาความสมั พนั ธ์ระหว่างขนาดของแรงเสยี ดทานกบั แรงปฏกิ ริ ิยาต้งั ฉากกบั ผิวสมั ผัสกาหนดตวั แปร มวลของถงุ ทราย แรงท่อี ่านได้จากเครอ่ื งช่งั สปรงิ ตัวแปรตน้ ลกั ษณะและชนดิ ของผิวคูส่ มั ผสั ตัวแปรตาม ตวั แปรควบคมุ

10วิธกี ารทดลอง1. ช่ังมวลของถุงทรายแลว้ บนั ทึกค่าทไี่ ด้ไว้2. นาถงุ ทรายดังกล่าวมาเก่ยี วกับปลายของเครอื่ งช่งั สปรงิ จากนัน้ คอ่ ยๆออกแรงดงึ จนถงุ ทรายเริ่มเคลอ่ื นที่ บนั ทึก คา่ แรง ณ ขณะนนั้3. เม่ือถุงทรายเริม่ เคล่อื นทีแ่ ล้ว ให้ดึงตอ่ ไปดว้ ยอัตราเรว็ คงที่แลว้ บนั ทึกค่าทไ่ี ดจ้ ากเครือ่ งชง่ั สปริง ณ ขณะนนั้4. สังเกตความแตกต่างระหว่างค่าทไี่ ดจ้ ากเครอื่ งชง่ั สปริงในข้อท่ี 2 และ 3 เพ่มิ มวลของถงุ ทรายแลว้ ทาการทดลองซา้ สงั เกต ความสมั พันธร์ ะหว่างมวลของถงุ ทรายกับแรงท่อี ่านไดจ้ าก เคร่ืองช่งั สปรงิ

11ตารางบันทกึ ผลการทดลองมวลถงุ ทราย (g.) แรงทอี่ า่ นไดข้ ณะเรมิ่ แรงทอ่ี า่ นไดห้ ลงั จาก µs - µk เคลอื่ นท่ี เคลอ่ื นทีไ่ ปแลว้ 500 1.5 N 1N 0.3-0.2 1000 0.3-0.2 1500 3.0 N 2N 0.3-0.2 4.5 N 3Nสรปุ ผลการทดลองตอนท่ี 1 บนผิวคู่สัมผสั คเู่ ดียวกนั เมือ่ มวลของถงุ ทรายเพม่ิ ขน้ึ พบว่าแรงท่ีอ่านไดจ้ ากเครอ่ื งช่ังสปรงิ กจ็ ะเพ่ิมขนึ้ ตามไปดว้ ย จึง สามารถสรุปผลการทดลองไดว้ า่ แรงเสียดทานขน้ึ อย่กู บั ขนาด ของแรงปฏิกิรยิ าตง้ั ฉากกับผวิ สัมผัส

12ตอนที่ 2 เพื่อหาความสมั พันธ์ระหว่างแรงเสยี ดทานกับชนิดของผวิ ค่สู มั ผัส กาหนดตวั แปรตัวแปรตน้ ลักษณะผวิ คสู่ ัมผสัตัวแปรตาม แรงทอี่ า่ นไดจ้ ากเครอ่ื งช่งั สปริงตวั แปรควบคมุ มวลของถงุ ทราย

13วิธีการทดลอง1. นาถงุ ทรายมาช่ังมวลแลว้ บันทึกคา่ ไว้2. นาแผ่นไม้รองใตถ้ งุ ทรายดงั กลา่ ว แลว้ เกย่ี วเข้ากบั ปลายของ เครื่องช่งั สปรงิ จากนน้ั คอ่ ยๆออกแรงดงึ จนถงุ ทรายเร่ิม เคลื่อนที่ บันทกึ ค่าแรง ณ ขณะน้นั3. เมอ่ื ถงุ ทรายเร่มิ เคลื่อนที่แล้ว ให้ดึงตอ่ ไปด้วยอัตราเร็วคงท่ี แลว้ บนั ทกึ ค่าทไ่ี ด้จากเครื่องช่ังสปริง ณ ขณะน้ัน4. ทาการทดลองในขน้ั ตอนที่ 2 และ 3 ซา้ แตใ่ ห้เปล่ียนพน้ื ผิว คู่สมั ผสั แลว้ บนั ทกึ ผล จากนั้นชโลมสารหลอ่ ลนื่ บางๆบนพนื้ โต๊ะ และ ทาข้นั ตอนที่ 2 และ 3 ซา้ อกี ครง้ั แลว้ บันทกึ ผล

14ตารางบนั ทกึ ผลการทดลอง ลักษณะของผวิ โตะ๊ แรงทอี่ า่ นได้วสั ดรุ องใต้ ปกติ มีสารหล่อ กอ่ นวตั ถุ หลงั วัตถุ µs µk ถุงทราย ลน่ื เคล่อื นท่ี เคลื่อนท่ี  0.5 N 1 N 0.1 0.2ถุงร้อน  0.1 N 0.15 N 0.02 0.03  1.5 N 1.5 N 0.3 0.3กระดาษ  0.5 N 0.5 N 0.1 0.1  2.5 N 3.0 N 0.5 0.6ทิชชู่  0.5 N 0.6 N 0.1 0.12  1.0 N 1.5 N 0.2 0.3ไมร่ อง  0.25 N 0.3 N 0.05 0.06หมายเหตุ µ หมายถึงสัมประสทิ ธคิ์ วามเสยี ดทาน หาได้โดยการนาขนาดของแรงทใี่ ช้ดึงหารด้วยขนาดของแรงโน้มถว่ งโลกทีก่ ระทากับถุงทราย

15สรปุ ผลการทดลองตอนที่ 2 จากการทดลองเมือ่ เปลยี่ นลกั ษณะของพน้ื ผิวคู่สมั ผสั ค่าทอ่ี ่านได้จากเครอื่ งชง่ั สปรงิ ก็จะแตกตา่ งไปด้วยและเมื่อบบี สารหล่อลน่ื ลงระหวา่ งผิวคสู่ มั ผัสพบวา่ คา่ ที่อ่านไดจ้ ากเครือ่ งชง่ั สปรงิ มีคา่ น้อยกว่าตอนทีย่ ังไมไ่ ดบ้ ีบสารหล่อลื่นลงไป จงึ สามารถสรุปไดว้ ่า แรงเสยี ดทานมีความสมั พนั ธ์กับลกั ษณะของผวิ คสู่ ัมผัส และวิธหี น่งึ ในการลดแรงเสยี ดทานคือ “การทาสารหลอ่ ลืน่ ระหวา่ งผวิ ค่สู มั ผสัของวัตถุนัน้ ๆ”

16คาถามหลงั การทดลอง1. เหตใุ ดแรงที่อา่ นไดห้ ลังจากวตั ถเุ คลื่อนที่ไปแลว้ จงึ มี คา่ ไม่เกินกว่าแรงทใี่ ช้ดึงก่อนท่ีวตั ถุจะเคลื่อนท่ี2. ขนาดของแรงที่อา่ นไดจ้ ากเครื่องชั่งสปริงแตกตา่ งกนั หรือไม่ เมอ่ื เปลย่ี นชนดิ ของผิวคูส่ ัมผัส3. การฉาบสารหลอ่ ลืน่ ระหว่างผิวค่สู มั ผสั มผี ลกับแรงท่ี อ่านได้จากเครือ่ งชั่งสปริงหรอื ไม่ อยา่ งไร

บรรณานกุ รม 17◙ http://www.maceducation.com/e- knowledge/2432210100/16.htm◙ https://th.wikipedia.org/wiki/แรงเสยี ดทาน