แรงเสียดทาน

ผู้จดั ทำ1.น.ส.รวินันท์ คำเลศิ ม.4/14 เลขที่ 12.นำยนพพร คงเจริญเนตร ม.4/14 เลขที่ 93.น.ส.วลิ ำวัณย์ เสือจันทร์ ม.4/14 เลขที่ 104.ด.ญ.อลนี ตำ จอกแก้ว ม.4/14 เลขท่ี 115.น.ส.ปำลติ ำ วงศำนำถ ม.4/14 เลขที่ 166.นำยทศพร ตนั ติวฒั นไชย ม.4/14 เลขท่ี 257.น.ส.มณชนก ชำตริตำนนท์ ม.4/14 เลขที่ 29

คำนำ ง E-Book เล่มน้ีเป็นส่วนหน่ึงของวชิ าสาเร็จลุล่วงดว้ ยความลุล่วงดว้ ยความช่วยเหลือของอาจารยท์ ุกท่านซ่ึงเป็นครูท่ีปรึกษาท่ีไดก้ รุณาใหค้ าแนะนา ช้ีแนะแนวทางและใหข้ อ้ คิดเห็นต่างๆตลอดจนปรับปรุงแกไ้ ขงานดว้ ยความอดทนในการดาเนินการทาโครงงานมาโดยตลอดทาใหร้ ายงานมีความถูกตอ้ งทบทวนสมบูรณ์มากยง่ิ ข้ึนคณะผจู้ ดั ทาขอกราบขอบพระคุณเป็นอยา่ งสูงมา ณโอกาสน้ี นอกจากน้ีคณะผจู้ ดั ทาขอขอบพระคุณผปู้ กครองทุกท่านที่ใหค้ าปรึกษาและใหค้ วามสนบั สนุนในทุกดา้ นรวมท้งั คอยใหก้ าลงั ใจ และดูแลใหค้ วามสะดวกในการทางานเสมอมา รายงานฉบบั น้ีจึงสาเร็จลุล่วงไดด้ ว้ ยดี คณะผู้จัดทำ

สำรบญั จเรื่อง หน้ำคำนำ งสำรบญั จแรงเสียดทำน 1ทิศทำงของแรงเสียดทำน 2ประเภทแรงเสียดทำน 3ปัจจยั ทม่ี ผี ลต่อแรงเสียดทำน 4-5กำรลดแรงเสียดทำน 6กำรใช้ประโยชน์จำกกำรลดแรงเสียดทำน 7กำรเพม่ิ แรงเสียดทำน 8-9กำรใช้ประโยชน์จำกกำรเพม่ิ แรงเสียดทำน 10สมบัตขิ องแรงเสียดทำน 11ประโยชน์และโทษของแรงเสียดทำน 12กำรคำนวณหำสัมประสิทธ์ิของแรงเสียดทำน 13กจิ กรรมกำรทดลอง 14-16บรรณำนุกรม 17

แรงเสียดทำน 1 แรงเสียดทำน (friction) เป็นแรงท่ีเกิดข้ึนเมื่อวตั ถุหน่ึงพยายามเคล่ือนท่ี หรือกาลงั เคลื่อนท่ีไปบนผวิ ของอีกวตั ถุเนื่องจากมีแรงมากระทา มีลกั ษณะท่ีสาคญั ดงั น้ี 1. เกิดข้ึนระหวา่ งผวิ สมั ผสั ของวตั ถุ 2. มีทิศทางตรงกนั ขา้ มกบั ทิศทางท่ีวตั ถุเคล่ือนที่หรือตรงขา้ มทิศทางของแรงท่ีพยายามทาใหว้ ตั ถุเคล่ือนที่ดงั รูปรูปแสดงลกั ษณะของแรงเสียดทำน ถา้ วาง A อยบู่ นวตั ถุ B ออกแรงลากวตั ถุ วตั ถุ Aจะเคลื่อนที่หรือไม่กต็ าม จะมีแรงเสียดทานเกิดข้ึนระหวา่ งผิวของ A และ B แรงเสียดทานมีทิศทางตรงกนั ขา้ มกบั แรง ท่ีพยายามตอ่ ตา้ นการเคลื่อนที่ของ A

2ทิศทำงของแรงเสียดทำน ทิศของแรงเสียดทานจะมีทิศสวนทางกบั การเคล่ือนท่ี เวลาจะดูทิศของแรงเสียดทาน ใหด้ ูท่ีจุดผิวสมั ผสั วา่ผวิ สัมผสั เคลื่อนท่ีอยา่ งไร แรงเสียดทานจะสวนทิศการเคล่ือนท่ีน้ีแรงเสียดทานขณะรถแลน่ กบั แรงเสียดทานขณะขบั รถเบรกต่างกนั แรงเสียดทานขณะรถแล่น ผวิ สมั ผสั หมุนไปขา้ งหลงั แรงเสียดทานมีทิศไปขา้ งหนา้ก. รถแล่นจากซา้ ยไปขวา ยางรถหมุนเคลื่อนที่จากขวาไป ซา้ ย แรงเสียดทาน F มีทิศจากซา้ ยไปขวาข. รถแลน่ ถอยหลงั จากขวาไปซา้ ย ยางรถหมุนเคล่ือนท่ีจากซา้ ย ไปขวา แรงเสียดทาย F มีทิศทางจากขวาไปซา้ ยค. รถเบรกลอ้ อยนู่ ิ่งแต่รถจะแล่นไปตอ่ จากเดิม คือ จากขวาไปซา้ ย แรงเสียดทานมีทิศจากซา้ ยไปขวา

3 ประเภทของแรงเสียดทำน1. แรงเสียดทำนสถติ (static friction) คือ แรงเสียดทาน ที่เกิดข้ึนระหวา่ งผวิ สมั ผสั ของวตั ถุ ในสภาวะท่ีวตั ถุ ไดร้ ับแรงกระทาแลว้ อยนู่ ่ิง2. แรงเสียดทำนจลน์ (kinetic friction) คือ แรงเสียด ทานที่เกิดข้ึนระหวา่ งผวิ สมั ผสั ของวตั ถุ ในสภาวะที่ วตั ถุไดร้ ับแรงกระทาแลว้ เกิดการเคล่ือนท่ีดว้ ยความเร็วคงท่ี

4 ปัจจัยท่มี ผี ลต่อแรงเสียดทำน แรงเสียดทานระหวา่ งผวิ สัมผสั จะมีคา่ มากหรือนอ้ ยข้ึนอยกู่ บั1. แรงกดต้งั ฉำกกบั ผวิ สัมผสั ถา้ แรงกดตวั ฉากกบั ผวิ สัมผสั มากจะเกิดแรงเสียดทานมาก ถา้ แรงกดต้งั ฉากกบั ผวิ สมั ผสั นอ้ ยจะเกิดแรงเสียดทานนอ้ ย ดงั รูป รูป ก แรงเสียดทำนน้อย รูป ข แรงเสียดทำนมำก

52. ลกั ษณะของผวิ สัมผสั ถา้ ผวิ สัมผสั หยาบ ขรุขระจะเกิดแรงเสียดทานมาก ดงั รูป ก ส่วนผวิ สมั ผสั เรียบล่ืนจะเกิดแรงเสียดทานนอ้ ยดงั รูป ข รูป ก แรงเสียดทำนมำก รูป ข แรงเสียดทำนน้อย 3. ชนิดของผวิ สัมผสั เช่น คอนกรีตกบั เหลก็ เหลก็ กบั ไม้ จะเห็นวา่ ผวิ สัมผสั แตล่ ะคู่ มีความหยาบ ขรุขระ หรือเรียบล่ืน เป็นมนั แตกตา่ งกนั ทาใหเ้ กิดแรงเสียดทานไม่เท่ากนั

6กำรลดแรงเสียดทำนการลดแรงเสียดทานสามารถทาไดห้ ลายวธิ ีดงั น้ี 1. การใชน้ ้ามนั หล่อลื่นหรือจาระบี 2. การใชร้ ะบบลูกปื น 3. การใชอ้ ุปกรณ์ต่างๆ เช่น ตลบั ลูกปื น 4. การออกแบบรูปร่างของยานพาหนะใหเ้ พรียวลมทา ใหล้ ดแรงเสียดทานรูปแสดงรูปร่ำงของเรือทเ่ี พยี วลมเพ่ือลดแรงเสียดทำน

กำรใช้ประโยชน์จำกกำร 7 ลดแรงเสียดทำน1.) ขอ้ ต่อกระดูกของคนเรา จะเสียดสีกนั ตลอดเวลาขณะ เราทางาน การลดการเสียดสีของร่างกาย คือ มีสารหล่อ ล่ืนไดแ้ ก่ น้าหล่อสมองไขมนั สนั หลงั หรือน้าหล่อลื่น ระหวา่ งขอ้ ต่อกระดูก2.) ลูกสูบของกระบอกสูบในเคร่ืองยนต์ จะเสียดสีกนั ตลอดเวลาจึงตอ้ งใชส้ ารท่ีทาหนา้ ที่ช่วยลดการเสียดสี เช่นน้ามนั เคร่ือง แต่อยา่ งไรกต็ ามถึงแมจ้ ะไร้สารหล่อ ลื่นกย็ งั มีการสูญเสียพลงั งานไปกบั แรงเสียดทาน ประมาณ 25 %3.) การผลิตสารเคลือบ หรือฉาบบนภาชนะเพอ่ื ให้ เกิด ความล่ืนสารน้ีคือ PTFE มีชื่อทางการคา้ ว่ำ เทฟลอน ใชก้ บั กระทะ ถาดอบ หมอ้ หุงขา้ ว ปัจจุบนั มีการ นาไปใชก้ บั เคร่ืองยนต์ ยานพาหนะที่ไม่ตอ้ งทาการอดั ฉีดดว้ ยสารหล่อล่ืน

8กำรเพม่ิ แรงเสียดทำนการเพิม่ แรงเสียดทานในดา้ นความปลอดภยั ของมนุษย์ เช่น 1. ยางรถยนตม์ ีดอกยางเป็นลวดลาย มีวตั ถุประสงคเ์ พื่อเพมิ่ แรงเสียดทานระหวา่ งลอ้ กบั ถนน ดงั รูป รูปแสดงยำงรถยนต์ที่มลี วดลำย 2. การหยดุ รถตอ้ งเพ่มิ แรงเสียดทานท่ีเบรก เพอ่ื หยดุหรือทาใหร้ ถแล่นชา้ ลง

9 3. รองเทา้ บริเวณพ้นื ตอ้ งมีลวดลาย เพอื่ เพิม่ แรงเสียด ทานทาใหเ้ วลาเดินไม่ลื่นหกลม้ ไดง้ ่าย ดงั รูป รูปแสดงพืน้ รองเท้ำทม่ี ีลวดลำย 4. การปูพ้ืนหอ้ งน้าควรใชก้ ระเบ้ืองท่ีมีผวิ ขรุขระ เพือ่ ช่วยเพ่มิ แรงเสียดทาน เวลาเปี ยกน้าจะไดไ้ ม่ลื่นลม้ ดงั รูป รูปแสดงกำรปูพืน้ ด้วยกระเบื้องยำง

10 กำรใช้ประโยชน์จำกกำรเพม่ิ แรงเสียดทำน1.) การผลิตน๊อตหรือตะปูเกลียว เพ่ือเพม่ิ แรงเสียดทาน ทาให้ มีแรงยดึ เหน่ียวไดด้ ี2.) ยางรถยนตจ์ ะมีลวดลาย หรือเราเรียกวา่ ดอกยาง เป็นร่อง แคบๆ หรือหยกั ไปมาคลา้ ยฟันปลา เพือ่ ช่วยใหเ้ กาะถนนได้ ดีข้ึน ขณะรถแลน่ ไปบนพ้นื ถนนท่ีเปี ยก แตถ่ า้ เราตอ้ งการให้ รถวง่ิ ไดเ้ ร็วข้ึนในถนนที่แหง้ สนิท ยางรถยนตช์ นิดน้ีกไ็ ม่ ตอ้ งมีลวดลายหรือดอกยาง เช่นรถแข่งสูตร 13.) การทาใหพ้ ้ืนมีความขรุขระ เพราะจะทาใหก้ ารเดินและการ ทรงตวั ดีกวา่ พ้นื เรียบและขดั มนั ซ่ึงถา้ พ้นื ไม่มีแรงเสียดทาน เลย เราจะเดินไม่ได้4.) พ้ืนรองเทา้ ผลิตโดยใชว้ สั ดุ ท่ีเพ่ิมแรงเสียดทานระหวา่ งพ้นื กบั รองเทา้ เพ่อื การทรงตวั และเคล่ือนไหวไดส้ ะดวกข้ึน

11สมบัตขิ องแรงเสียดทำน 1. แรงเสียดทานมีคา่ เป็นศูนย์ เมื่อวตั ถุไม่มีแรงภายนอกมากระทา 2. ขณะที่มีแรงภายนอกมากระทาต่อวตั ถุ และวตั ถุยงั ไม่เคล่ือนท่ี แรงเสียดทานท่ีเกิดข้ึนมีขนาดตา่ งๆ กนั ตามขนาดของแรงที่มากระทา และแรงเสียดทานที่มีค่ามากที่สุดคือ แรงเสียดทานสถิต เป็นแรงเสียดทานที่เกิดข้ึนเมื่อวตั ถุเร่ิมเคลื่อนที่ 3. แรงเสียดทานมีทิศทางตรงกนั ขา้ มกบั การเคล่ือนที่ของวตั ถุ 4. แรงเสียดทานสถิตมีค่าสูงกวา่ แรงเสียดทานจลน์เลก็ นอ้ ย 5. แรงเสียดทานจะมีค่ามากหรือนอ้ ยข้ึนอยกู่ บั ลกั ษณะของผวิ สัมผสั ผวิ สัมผสั หยาบหรือขรุขระจะมีแรงเสียดทานมากกวา่ ผวิ เรียบและล่ืน 6. แรงเสียดทานข้ึนอยกู่ บั น้าหนกั หรือแรงกดของวตั ถุท่ีกดลงบนพ้นื ถา้ น้าหนกั หรือแรงกดมากแรงเสียดทานกจ็ ะมากข้ึนดว้ ย 7. แรงเสียดทานไม่ข้ึนอยกู่ บั ขนาดหรือพ้นื ที่ของผวิ สัมผสั

12 ประโยชน์และโทษของแรงเสียดทำน รถยนตจ์ ะแลน่ ไปได้ ตอ้ งมีแรงเสียดทาน F ยนั ลอ้ไว้ ถา้ ไม่มี F ลอ้ จะหมุนอยกู่ บั ที่ รถแล่นไปไม่ได้ ตวั อยา่ งมีในบนถนนเมืองหนาว พ้นื ถนนเป็นน้าแขง็ รถแลน่ไป ไม่ได้ ตอ้ งเอาทรายโรยใหเ้ กิดแรงเสียดทานรถจึงแล่นไปได้ คนจะเดินบนพ้นื ตอ้ งมีแรงเสียดทาน ถา้ ไม่มีคนจะเดินไม่ได้ จะล่ืนหกลม้ รองเทา้ จึงตอ้ งมีลวดลายเพอ่ื ใหเ้ กิดแรงเสียดทาน ยางรถยนตก์ ต็ อ้ งมีลวดลายเพอ่ื ใหเ้ กิดแรงเสียดทาน โทษของแรงเสียดทำน ตวั อยา่ งเช่น แรงเสียดทานตามขอ้ ตอ่ หรือแกนหมุนของเครื่องยนตต์ อ้ งมีตลบั ลูกปื น หรือหยอดน้ามนั หลอ่ ล่ืน ช่วยลดแรงเสียดทาน ไม่เช่นน้นั จะสูญเสียพลงั งานมาก เกิดความร้อนมากดว้ ย รถยนตม์ ีแรงเสียดทานกบั อากาศทาใหแ้ ล่นชา้ เรือมีแรงเสียดทานกบัน้า เครื่องบินมีแรงเสียดทานกบั อากาศ

13กำรคำนวณหำสัมประสิทธ์ิของ แรงเสียดทำน สมั ประสิทธ์ิของแรงเสียดทานระหวา่ งผวิ สมั ผสั คู่หน่ึงๆคือ อตั ราส่วนระหวา่ งแรงเสียดทานต่อแรงกดต้งั ฉากกบั ผวิ สัมผสั

14กจิ กรรมกำรทดลอง 1. เพ่ือใหน้ กั เรียนสามารถทดลองและบอกไดว้ า่ แรงเสียดทานเป็นแรงตา้ นทานการเตลื่อนที่ของวตั ถุ 2. เพื่อใหน้ กั เรียนสามารถทดลองและบอกไดว้ า่ ขณะที่ถุงทรายเร่ิมเคล่ือนท่ีแรงเสียดทานจะมีค่ามากท่ีสุด และแรงเสียดทานจะมีค่าลดลงเม่ือถุงทรายเคล่ือนท่ี 3. เพื่อใหน้ กั เรียนสามารถอธิบายไดว้ า่ แรงเสียดทานจะมีค่ามากหรือนอ้ ยข้ึนอยกู่ บั จานวนถุงทราย และลกั ษณะของผวิ สมั ผสั 1. เคร่ืองชงั่ สปริง 1 อนั

2.ถุงทราย 3 ถุง 153.ถุงพลาสติก 1 ใบ 1. ลากถุงทราย 1 ถุง ดว้ ยเครื่องชง่ั สปริง จนถุงทรายเคลื่อนท่ี บนั ทึกค่าแรงที่อา่ นได้ เม่ือถุงทรายเริ่มเคลื่อนท่ีและเม่ือเคลื่อนท่ีดว้ ยความเร็วคงตวั 2. ทาซ้าขอ้ 1. แตว่ างถุงทรายทบั ถุงทรายในขอ้ 1. อีกจานวน 1 และ 2 ถุง ตามลาดบั 3. ทาซ้า ขอ้ 1. และขอ้ 2. แตห่ ุม้ ถุงทรายลา่ งสุดดว้ ยพลาสติก

16 วา่ เมื่อออกแรงดึงถุงทรายใหเ้ คล่ือนท่ี จะมีแรงตา้ นการเคลื่อนท่ีซ่ึงอา่ นคา่ ของแรงไดจ้ ากเครื่องชง่ั สปริง แรงท่ีตา้ นการเคลื่อนท่ีน้ีเกิดข้ึนระหวา่ งผวิ สมั ผสั ของถุงทรายและพ้ืนเรียกแรงตา้ นน้ีวา่ แรงเสียดทานคา่ ของแรงที่อ่านไดจ้ ากเครื่องชงั่ สปริงจะมีค่ามากที่สุด เมื่อถุงทรายเริ่มเคลื่อนท่ีและจะลดลงเมื่อถุงทรายเคล่ือนที่แลว้ แสดงวา่ แรงเสียดทานที่เกิดข้ึนเมื่อถุงทรายเริ่มเคลื่อนท่ีจะมีคา่ มากท่ีสุด และเมื่อวตั ถุเคล่ือนท่ีแลว้ แรงเสียดทานจะลดลง แรงเสียดทานมีคา่ มากข้ึนเมื่อจานวนถุงทรายเพิ่มข้ึนเพราะเมื่อจานวนถุงทรายเพิ่มข้ึนแรงที่ถุงทรายกดพ้ืนกจ็ ะมากข้ึนดว้ ย แสดงวา่ แรงเสียดทานระหวา่ งวตั ถุคู่หน่ึง ๆ จะมากข้ึนถา้ แรงที่วตั ถุกดพ้นื มีค่ามากข้ึนนอกจากน้ีแรงเสียดทานจะมีค่าเปล่ียนไป เม่ือลกั ษณะผวิ สัมผสั ระหวา่ งวตั ถุเปลี่ยนไปโดยถา้ ผวิ สัมผสั เป็นผวิ หยาบหรือขรุขระ แรงเสียดทานจะมีคา่ มากถา้ ผวิ สมั ผสั เรียบแรงเสียดทานจะมีคา่ นอ้ ย

17บรรณำนุกรม- http://www.maceducation.com/e- knowledge/2432210100/16.htm- https://physicschillchill.wordpress.com /2012/08/13/lab-friction/- http://1.179.134.197/sciencelab/midd le/item03/lab10/lab10.php