แรงเสียดทานมหาสนุก

หนงั สอื E-Book แรงเสยี ดทานมหาสนกุ

คานารายงานเล่มนจ้ี ดั ทาขึ้นเพอ่ื เป็นส่วนหนงึ่ ของวิชาฟิสิกสแ์ ละวิทยาการคานวณชน้ั 4เพ่ือใหไ้ ดศ้ กึ ษาหาความร้ใู นเรื่องแรงเสยี ดทาน ปัจจัยท่มี ีผลต่อแรงเสยี ดทานและไดศ้ กึ ษาอยา่ งเข้าใจเพ่อื เป็นประโยชน์กับการเรียนผูจ้ ดั ทาหวังวา่ รายงานเล่มน้จี ะเป็นประโยชน์กับผอู้ ่าน หรอืนกั เรียน นักศกึ ษา ทก่ี าลงั หาขอ้ มลู เรอื่ งนอ้ี ยู่ หากมีขอ้ แนะนาหรือขอ้ ผดิ พลาดประการใด ผู้จดั ทาขอนอ้ มรับไว้และขออภยั มา ณ ทีน่ ี้ดว้ ย คณะผูจ้ ดั ทา ก

ผจู้ ดั ทา1.นางสาว ปวนั รตั น์ ปญั ญาวงค์ เลขที่ 19 272.นางสาว พชรมน อินทรน์ อ้ ย เลขที่ 343.นางสาว บุญสติ า จนั ทรเ์ จริญ เลขที่ 35 364.นางสาว ปภาวรินท์ ไกรสุทธวิ งศ์ เลขที่ 385.นาย สิรภพ ชาตะกูล เลขที่6.นาวสาว รษา พวงธนสาร เลขที่ ช้นั มธั ยมศึกษาปที ี่ 4/14

สารบัญ หน้าเรื่อง 1 2แรงเสียดทาน 3ลักษณะของแรงเสียดทาน 4ชนดิ ของแรงเสยี ดทาน 5สมบตั ิของแรงเสียดทาน 7การเพมิ่ และลดแรงเสยี ดทาน 8ข้อดแี ละขอ้ เสยี ของแรงเสยี ดทาน 12การทดลองเรือ่ งแรงเสยี ดทาน 13สรปุ ผลการทดลอง 14บรรณานุกรมภาคผนวก 18แบบทดสอบ

แรงเสียดทานคือแรงทีต่ า้ นการเคลอ่ื นทเี่ ชิงสัมพัทธ์ หรือแนวโนม้ ของการเคลอ่ื นท่ีดังกลา่ ว ของพน้ื ผวิ สองอยา่ งทส่ี มั ผัสกนั มักจะเกดิตรงขา้ มกบั แรงทีท่ าใหว้ ตั ถุเคล่อื นที่เสมอ ผิวหนา้ สัมผสั จงึช่วยลดแรงเสียดทานได้โดยขนาดของแรงเสียดทานจะมากหรือนอ้ ย ขน้ึ อยกู่ บั• แรงหรือนา้ หนกั ทีก่ ดลงไปบนพื้นผิวสมั ผัส ซงึ่ แรงนีจ้ ะตัง้ ฉากกับผวิ สมั ผสั ถ้าแรงกดทบั น้ีมาก แรงเสียดทานกจ็ ะมีคา่ มากดว้ ย• ลกั ษณะของผวิ สมั ผสั นั้น ๆ ถ้าผิวสมั ผสั นนั้ เรียบล่ืน แรง เสียดทานก็จะมีคา่ น้อย ถา้ ผิวสมั ผัสหยาบหรอื ขรุขระ แรง เสยี ดทานก็จะมคี า่ มาก•1

ลกั ษณะของแรงเสียดทาน1.แรงเสียดทานนัน้ ไม่ขน้ึ กับจานวนพ้นื ทผี่ วิ สมั ผัส2.แรงเสียดทานนัน้ ไมข่ นึ้ กับความเร็วที่วัตถเุ คลอ่ื นที่ และยงัมีทิศตรงข้ามการเคลอ่ื นที่ของวตั ถุ3.แรงเสียดทานขนึ้ อยกู่ ับแรงทีว่ ตั ถกุ ดพื้นในแนวทีต่ ้งั ฉากหรอื แรงปฏิกริ ยิ าของพื้นในแนวทตี่ ัง้ ฉาก4.แรงเสียดทานขึ้นกับพ้ืนผวิ สัมผสั เชน่ เรยี บหรือขรุขระ 2

ชนิดของแรงเสียดทานแรงเสยี ดทานแบ่งได้ 2 ชนดิ คอื• แรงเสยี ดทานสถติ (static friction) คอื แรงเสยี ดทาน ทเี่ กดิ ขน้ึ ในขณะทีม่ แี รงมากระทาต่อวตั ถแุ ล้ววตั ถุยงั อยู่น่งิ กับท่ี ซง่ึ จะมีค่าตงั้ แต่ศูนยจ์ นถงึ คา่ มากทีส่ ุด ซ่ึงค่าท่มี ากทส่ี ุด จะเกดิ ขณะที่วตั ถเุ ร่มิ จะเคลือ่ นท่ี• แรงเสียดทานจลน์ (kinetic friction) คอื แรงเสียด ทานทเ่ี กดิ ขน้ึ ในขณะที่มีแรงมากระทาตอ่ วตั ถแุ ล้ววตั ถุ เคลื่อนท่ดี ้วยความเร็วคงท่ี โดยแรงเสียดทานจลนจ์ ะมคี ่า น้อยกวา่ แรงเสียดทานสถติ 3

สมบตั ขิ องแรงเสียดทาน1. แรงเสยี ดทานมคี ่าเป็นศูนย์ เมอ่ื วัตถุไม่มีแรงภายนอกมากระทา2. ขณะทีม่ แี รงภายนอกมากระทาตอ่ วตั ถุ และวตั ถยุ ังไม่เคลือ่ นที่ แรงเสยี ดทานท่เี กดิ ขึ้นมขี นาดตา่ งๆ กนั ตามขนาดของแรงทม่ี ากระทา และแรงเสียดทานท่มี ีคา่ มากที่สดุ คอื แรงเสยี ดทานสถิต เปน็ แรงเสียดทานที่เกดิ ข้ึนเมอ่ื วัตถุเริ่มเคล่อื นที่3. แรงเสียดทานมที ศิ ทางตรงกนั ข้ามกับการเคลือ่ นที่ของวตั ถุ4. แรงเสียดทานสถติ มีค่าสูงกวา่ แรงเสยี ดทานจลนเ์ ลก็ น้อย5. แรงเสียดทานจะมคี ่ามากหรือน้อยข้ึนอย่กู บั ลักษณะของผิวสมั ผสัผิวสมั ผัสหยาบหรอื ขรขุ ระจะมีแรงเสียดทานมากกว่าผวิ เรยี บและลนื่6. แรงเสียดทานข้นึ อยู่กับน้าหนกั หรอื แรงกดของวตั ถุทีก่ ดลงบนพ้นื ถา้น้าหนกั หรอื แรงกดมากแรงเสยี ดทานก็จะมากข้ึนด้วย7. แรงเสียดทานไม่ข้นึ อยู่กับขนาดหรอื พ้นื ทขี่ องผวิ สมั ผัส 4

การเพิม่ และลดแรงเสยี ดทานการลดแรงเสยี ดทาน ทาไดห้ ลายวิธี ดงั นี้1. การใชอ้ ปุ กรณต์ ่าง ๆ เชน่ ลอ้ บุช และตลบั ลกู ปนื• ลอ้ เป็นสิ่งจาเปน็ มากสาหรับยานพาหนะทางบก เพราะสามารถลด แรงเสยี ดทานระหว่างผิวสัมผสั• บชุ เปน็ โลหะทรงกระบอกกลวง ผวิ เรยี บ ลื่นท้ังสองด้าน• ตลบั ลกู ปนื ลักษณะเป็นลกู เหลก็ กลมอยใู่ นเบ้าที่รองรบั ผวิ เรยี บลน่ื และกลิ้งได้ ทาให้วงแหวนทั้งสองหมนุ ได้รอบตวั เครื่องจักรแทบทกุ ชนิดจะต้องมตี ลับลูกปนื ใส่ในแกนหมุนของเครอ่ื งยนต์2. การใชน้ ้ามนั หลอ่ ลื่นบริเวณข้อต่อ จุดหมนุและผิวหน้าสมั ผัสต่าง ๆ3. การลดแรงกดระหวา่ งผวิ สัมผสั เช่น ลดจานวนส่งิ ของที่บรรทกุ ให้น้อยลง ทาใหก้ ารลากวตั ถใุ ห้เคลอื่ นท่ดี ้วยแรงดงึ น้อยลง4. การทาใหผ้ ิวสัมผสั เรียบลืน่ เชน่ การใชถ้ งุ พลาสติกหุ้มถงุ ทรายพนื้ ถนนที่เปียกจะลืน่ กว่าพน้ื ถนนทแ่ี หง้ 5

การเพิ่มแรงเสยี ดทานแม้ว่าแรงเสียดทานจะทาให้ส้ินเปลืองพลังงานมากในการทาให้วัตถุเคลอ่ื นที่แต่ในบางกรณแี รงเสยี ดทานก็มีประโยชน์ตอ่ การเคล่อื นที่ของยานพาหนะเชน่1. ขณะท่ีรถแลน่ จะตอ้ งมแี รงเสียดทานระหว่างล้อกับถนน เพ่อื ทาให้รถเคลอื่ นทไี่ ปได้ตามทิศทางทีต่ ้องการ2. ยางรถยนต์จาเปน็ ตอ้ งมีดอกยางเป็นลวดลาย เพื่อเพิ่มแรงเสียดทานระหว่างลอ้ กับถนน3. ขณะหยดุ รถหรือเบรกให้รถหยุดหรอื แล่นช้าลง จะตอ้ งเกดิ แรงเสยี ดทาน เพ่ือทาใหล้ ้อหยุดหมุนหรอื หมุนช้าลง4. การเดิน การวงิ่ ตอ้ งการแรงเสียดทานมาช่วยในการเคลือ่ นท่ี ดังน้ันจงึ ควรใสร่ องเท้าพน้ื ยาง ไม่ควรใสร่ องเท้าพน้ื ไม้ เพราะรองเทา้ พ้ืนยางให้แรงเสียดทานกบั พน้ื ทางเดินไดม้ ากกว่าพืน้ รองเทา้ ทเ่ี ปน็ ไม้ ทาให้เดนิ ได้งา่ ยกวา่ และเรว็ กวา่ โดยไมล่ ่นื ไถล นอกจากน้พี นื้ รองเทา้ ต้องมลี วดลายเพื่อเพมิ่ แรงเสียดทานระหว่างผวิ สัมผัส 6

ขอ้ ดแี ละขอ้ เสียของแรงเสยี ดทานข้อดขี องแรงเสยี ดทานแม้วา่ แรงเสยี ดทานจะทาให้สน้ิ เปลืองพลงั งานมากในการทาให้วัตถุเคลือ่ นที่ แตใ่ นบางกรณแี รงเสียดทานกม็ ปี ระโยชน์ตอ่ การเคลือ่ นที่ของยานพาหนะ เช่นขณะที่รถแลน่ จะต้องมแี รงเสยี ดทานระหว่างลอ้ กบั ถนน เพือ่ ทาให้รถเคลื่อนทไ่ี ปได้ตามทศิ ทางท่ีตอ้ งการยางรถยนต์ทีจ่ าเปน็ ตอ้ งมดี อกยางเปน็ ลวดลาย เพอ่ื เพ่มิ แรงเสียดทานระหว่างลอ้ กบั ถนนขณะหยดุ รถหรือเบรกให้รถหยุดหรือแลน่ ชา้ ลง จะต้องเกดิ แรงเสยี ดทาน เพ่ือทาใหล้ อ้ หยุดหมุนหรอื หมุนช้าลงขอ้ เสยี ของแรงเสยี ดทานแรงเสียดทานทาให้วตั ถุเคลื่อนที่ช้า จึงตอ้ งใชแ้ รงมากขน้ึเพอื่ เอาชนะแรงเสียดทานทาใหส้ น้ิ เปลืองพลงั งานมาก 7

การทดลองเร่ืองแรงเสียดทานจดุ ประสงค์1. เพอ่ื ศึกษาขนาดและทศิ ทางของแรงเสยี ดทาน2. เพอ่ื ศึกษาความสัมพนั ธ์ระหว่างแรงเสยี ดทาน3. เพอ่ื ศกึ ษาการลดและเพม่ิ แรงเสยี ดทานของวัตถุ4. เพอ่ื ศกึ ษาลกั ษณะปัจจยั ทม่ี ีผลต่อการเกดิ แรงเสยี ดทาน 8

วสั ดอุ ปุ กรณ์1.รถบรรทกุ ของเล่น2.กระดานไมเ้ อยี ง 1 ชุด3.กระดาษทราย4.ดนิ น้ามนั5.เชือก 9

วธิ ที ากจิ กรรมตอนท่ี 1 พ้นื ผิวมีผลตอ่ แรงเสียดทาน1. เตรยี มอปุ กรณ์ให้พร้อม2. นารถของเลน่ วางไว้บนแผน่ ไม้กระดานเอยี ง3. ออกแรงผลกั รถของเล่นให้เคลอื่ นที่ไปขา้ งหน้าบนพืน้ ผวิ เรียบ4. ศกึ ษาการเคลอื่ นที่รถของเลน่ บนพื้นผวิ เรียบ5. จดบนั ทึกผลท่ไี ด้6. แปะกระดาษทรายบนแผน่ ไม้เอยี ง7. ทาซ้าเหมือนขัน้ ตอนท่ี28. ออกแรงผลกั รถของเลน่ ใหเ้ คลอื่ นที่ไปขา้ งหน้าบนพนื้ ผิวขรุขระ9. ศึกษาการเคล่ือนที่รถของเลน่ บนพื้นผิวขรขุ ระ10. จดบนั ทึกผลทไ่ี ด้11. นาผลการทดลองมาเทยี บแรงกัน12. สรปุ ผลท่ีได้ 10

วิธที ากิจกรรมตอนที่ 2 มวลมผี ลตอ่ แรงเสียดทาน1. เตรยี มอปุ กรณ์ให้พร้อม2. นาเชอื กมาผกู ทร่ี ถของเล่นให้แนน่3. ออกแรงดงึ เชือกบนพืน้ ถนนจาลองแบบเรยี บ4. สงั เกตุแรงท่ใี ชใ้ นการเคลื่อนที่5. จดบันทึกผลทไี่ ด้6. นาดนิ น้ามนั ใสล่ งในรถบรรทกุ7. ออกแรงดงึ เชือกบนพน้ื ถนนจาลองแบบเรียบ8. สังเกตุแรงทใี่ ช้ในการเคลือ่ นท่ี9. จดบนั ทกึ ผลทไี่ ด้10. นาผลการทดลองมาเทยี บแรงกัน11. สรุปผลทีไ่ ด้ 11

สรปุ ผลการทดลองจากการทดลองตอนที่ 1รถท่ีเคลื่อนท่ไี ปในทางทพ่ี ้ืนผิวเรยี บจะเคลื่อนได้ดแี ละเร็ว ส่วนรถทเ่ี คลอ่ื นทไ่ี ปในทางพ้นื ผิวขรุขระจะเคลื่อนทีไ่ ดช้ ้ากว่าพื้นผิวเรียบ เน่อื งจากแรงเสยี ดทานรถทเ่ี คลื่อนทไี่ ปในทางพ้ืนผิวเรยี บมีแรงเสยี ดทานนอ้ ยกวา่ แรงเสยี ดทานท่รี ถเคล่อื นทไี่ ปในทางพนื้ ผวิ ขรขุ ระดังนน้ั รถที่เคลอ่ื นทบี่ นพืน้ ผิวขรขุ ระจะมแี รงเสยี ดทานมากกว่ารถทเ่ี คลือ่ นทบ่ี นพืน้ ผิวเรียบจากการทดลองตอนที่ 2รถทไ่ี มไ่ ด้ใส่ดินน้ามนั มีมวลนอ้ ยจะใช้แรงในการดึงเชือกน้อยส่วนรถท่ีใส่ดนิ น้ามันมีมวลมากจะใช้แรงในการดงึ เชือกมากเพราะรถที่มีมวลมากจะมแี รงเสยี ดทานมากกว่ารถที่มีมวลนอ้ ยดงั นั้น มวลจึงมีผลตอ่ แรงเสยี ดทาน 12

บรรณานกุ รม• http://www.maceducation.com/e- knowledge/2432210100/16.htm• https://th.wikipedia.org/wiki/แรงเสียดทาน• https://sites.google.com/site/siteanan/raeng- seiyd-than• https://storylog.co/story/589084c7968b5dc1535 1a36d• https://mechanicalsilpakorn.com/images/books /Statics/Chapter6_statics.pdf• http://thn244899physich.blogspot.com/2016/09/ blog-post_24.html• https://www.storyjumper.com/book/index/3967 1436/%E0%B9%81%E0%B8%A3%E0%B8%87%E0%B9% 80%E0%B8%AA%E0%B8%B5%E0%B8%A2%E0%B8%9 4%E0%B8%97%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%AB% E0%B8%A3%E0%B8%A3%E0%B8%A9%E0%B8%B2• kruchote.blogspot.com 13

ภาคผนวก 14

ภาพกิจกรรมภายในกลุ่ม 15

ภาพกิจกรรมภายในกลุ่ม 16

ภาพกิจกรรมภายในกลุ่ม 17

แบบทดสอบ•https://goo.gl/forms/aBYOqt96 BYSQ345X2 18