book f

คานา รายงานเล่มนเ้ี ป็นรายงานเรอ่ื งแรงเสียดทาน เป็นส่วนหนึ่งในวชิ าวทิ ยาศาสตร์จดั ทาข้นึ เพอ่ื ให้ความรูเ้ ก่ียวกบั แรงเสยี ดทาน คณะผู้จดั ทาได้รวบรวมขอ้ มูลจากอินเตอร์เนต็ และทาการทดลอง สุดทา้ ยน้ี คณะผู้จดั ทาหวงั ว่ารายงานเลม่ นจี้ ะเปน็ ประโยนชก์ บั ผู้ทสี่ นใจได้และผูท้ ่ีนาไปใชใ้ หเ้ กดิ ผลสมั ฤทธต์ิ ามความคาดหวัง ผ้จู ัดทา นส.นนั ทป์ ภทั ร์ ชวี าประภารชั ต์ เลขท่ี 39 นส. วรพรรณ สวุ รรณน้อย เลขท่ี 40 นส. วรี นสั สขุ ัง เลขท่ี 41 นายอทิ ธิมนต์ พลขันธ์ เลขท่ี 43 นส. ศภุ สิ รา 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

5สมบัตขิ องแรงเสยี ดทาน1. แรงเสียดทานมีค่าเปน็ ศูนย์ เม่อื วัตถุไมม่ ีแรงภายนอกมา กระทา2. ขณะท่มี ีแรงภายนอกมากระทาตอ่ วตั ถุ และวตั ถุยงั ไม่เคลอื่ นท่ี แรงเสยี ดทานท่ีเกิดข้นึ มขี นาดต่างๆกัน ตามขนาดของแรง ทมี่ ากระทา และแรงเสียดทานทม่ี ีคา่ มากที่สุดคือ แรงเสยี ด ทานสถิต เปน็ แรงเสยี ดทานทเ่ี กิดขึน้ เม่ือวัตถุเริม่ เคลอ่ื นท่ี3. แรงเสยี ดทานมที ิศทางตรงกนั ขา้ มกบั การเคลอ่ื นทข่ี องวัตถุ4. แรงเสียดทานสถิตมคี ่าสงู กวา่ แรงเสียดทานจลนเ์ ลก็ นอ้ ย5. แรงเสยี ดทานจะมีค่ามากหรือนอ้ ยขึ้นอยู่กับลักษณะของ ผิวสมั ผัส ผิวสมั ผัสหยาบหรือขรุขระจะมีแรงเสยี ดทาน มากกวา่ ผิวเรียบและลน่ื6. แรงเสียดทานขน้ึ อย่กู ับนา้ หนักหรือแรงกดของวตั ถุทก่ี ดลง บนพื้น ถ้านา้ หนักหรอื แรงกดมากแรงเสียดทานกจ็ ะมาก ขน้ึ ด้วย7. แรงเสียดทานไม่ขึน้ อยู่กับขนาดหรือพื้นทข่ี องผวิ สมั ผัส

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

ตารางบันทกึ ผลการทดลอง 11มวลถงุ ทราย (g.) แรงทอี่ ่านไดข้ ณะเรม่ิ แรงทอ่ี ่านไดห้ ลงั จาก µ เคลอ่ื นที่ เคลอื่ นที่ไปแลว้สรุปผลการทดลองตอนท่ี 1 บนผวิ คสู่ มั ผัสคู่เดียวกัน เมื่อมวลของถงุ ทรายเพม่ิ ข้นึ พบว่าแรงท่อี า่ นได้จากเครอ่ื งชั่งสปรงิ ก็จะเพ่มิ ขนึ้ ตามไปดว้ ย จงึ สามารถสรุปผลการทดลองไดว้ ่า แรงเสยี ดทานข้นึ อยู่กับขนาด ของแรงปฏกิ ริ ยิ าตง้ั ฉากกบั ผวิ สมั ผสั

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

13วธิ ีการทดลอง1. นาถงุ ทรายมาชัง่ มวลแล้วบนั ทึกค่าไว้2. นาแผ่นไมร้ องใต้ถุงทรายดังกล่าว แลว้ เก่ยี วเข้ากบั ปลายของ เครอื่ งช่งั สปริงจากนั้นคอ่ ยๆออกแรงดงึ จนถงุ ทรายเรม่ิ เคล่อื นที่ บนั ทึกคา่ แรง ณ ขณะนัน้3. เมื่อถุงทรายเริ่มเคล่ือนท่แี ลว้ ให้ดงึ ต่อไปด้วยอัตราเรว็ คงท่ี แลว้ บนั ทึกคา่ ที่ไดจ้ ากเครื่องชัง่ สปรงิ ณ ขณะนนั้4. ทาการทดลองในขน้ั ตอนที่ 2 และ 3 ซา้ แตใ่ หเ้ ปลยี่ นพ้นื ผวิ คู่สมั ผสั แลว้ บันทกึ ผล จากน้ันชโลมสารหลอ่ ลนื่ บางๆบนพน้ื โต๊ะ ทาขัน้ ตอนท่ี 2 และ 3 ซา้ อกี ครง้ั แลว้ บันทกึ ผล

14ตารางบนั ทกึ ผลการทดลองวสั ดรุ องใต้ ลักษณะของผวิ โตะ๊ แรงทอี่ า่ นได้ µ ถุงทราย ปกติ มสี ารหลอ่ ก่อนวตั ถุ หลังวตั ถุ ปกติ มสี ารหล่อ ลน่ื เคลอ่ื นท่ี เคล่อื นที่ ลน่ืหมายเหตุ µ หมายถึงสมั ประสิทธค์ิ วามเสียดทาน หาได้โดยการนาขนาดของแรงทใ่ี ช้ดึงหารดว้ ยขนาดของแรงโน้มถว่ งโลกท่ีกระทากบั ถงุ ทราย

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 ดแรงท่อี า่ นไดห้ ลงั จากวตั ถุเคลื่อนที่ไปแล้วจงึ มีค่า ไมเ่ กินกวา่ แรงท่ใี ชด้ ึงก่อนทีว่ ตั ถุจะเคลือ่ นท่ี2. ขนาดของแรงท่อี ่านไดจ้ ากเครื่องช่งั สปริงแตกตา่ งกัน หรอื ไม่ เมอ่ื เปลีย่ นชนดิ ของผิวคสู่ ัมผสั3. การฉาบสารหลอ่ ลนื่ ระหวา่ งผวิ ค่สู มั ผสั มีผลกับแรงที่ อ่านไดจ้ ากเครื่องชงั่ สปริงหรอื ไม่ อยา่ งไร

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