Friction

แรงเสยี ดทาน

คานา E-book (หนงั สืออิเลก็ ทรอนิกส์) เรื่อง “แรงเสียดทาน” เล่มน้ี เป็นส่วนหน่ึงในรายวชิ าวทิ ยาการคานวณ บูรณาการร่วมกบั วิชาฟิ สิกส์ จดั ทาข้ึนเพือ่ เป็นแหล่งความรู้ใหผ้ ทู้ ่ีสนใจศึกษาในเร่ืองของ แรงเสียดทาน ไดม้ ีตวั เลือกในการศึกษาที่หลากหลายยง่ิ ข้ึน ทางคณะผจู้ ดั ทาไดท้ าการศึกษาและรวมรวมขอ้ มูลจาก แหล่งสืบคน้ ต่างๆเพื่อใหไ้ ดข้ อ้ มูลท่ีครบถว้ นมากท่ีสุด ผจู้ ดั ทาหวงั วา่ ผทู้ ี่อ่านจะไดป้ ระโยชนไ์ ม่มากกน็ อ้ ย ณฐั ธิชา เจริญยศ เลขที่ 15 ณฐั ณิชา ควนั เทียน เลขที่ 29 พรนชั ชา ประทีปสังคม เลขท่ี 30 มธุรดา หนูอุดม เลขท่ี 32 มุกลดา พชิ ญโชติกานต์ เลขที่ 33 ผจู้ ดั ทา 25 สิงหาคม 2561

สารบญั หน้าเร่ือง ก ขคานา 1สารบญั 2แรงเสียดทาน 4ประเภทของแรงเสียดทาน 6ปัจจยั ท่ีมีผลตอ่ แรงเสียดทาน 8การลดแรงเสียดทาน 10การเพมิ่ แรงเสียดทาน 11สมบตั ิของแรงเสียดทาน 12ขอ้ ดีของแรงเสียดทาน 13ขอ้ เสียของแรงเสียดทาน 14การคานวณหาสัมประสิทธ์ิของแรงเสียดทาน 16ตวั อยา่ งโจทย์ 17ภาคผนวกบรรณานุกรม

แรงเสียดทาน (friction) เป็นแรงที่เกิดข้ึนเมื่อวตั ถุหน่ึงพยายามเคลื่อนท่ี หรือกาลงั เคลื่อนที่ไปบนผวิ ของอีกวตั ถุ เนื่องจากมีแรงมากระทา มีลกั ษณะที่สาคญั ดงั น้ี1. เกิดข้ึนระหวา่ งผวิ สมั ผสั ของวตั ถุ2. มีทิศทางตรงกนั ขา้ มกบั ทิศทางที่วตั ถุเคลื่อนที่หรือตรงขา้ มทิศทางของแรงที่พยายามทาใหว้ ตั ถุเคลื่อนท่ีดงั รูป รูปแสดงลกั ษณะของแรงเสียดทาน ถา้ วาง A อยบู่ นวตั ถุ B ออกแรง ลากวตั ถุ วตั ถุA จะเคล่ือนที่หรือไม่กต็ าม จะมีแรงเสียดทานเกิดข้ึนระหวา่ งผวิ ของ A และ B แรงเสียดทานมีทิศทางตรงกนัขา้ มกบั แรง ท่ีพยายามต่อตา้ นการเคลื่อนที่ของ A 1

ประเภทของแรงเสียดทานแรงเสียดทานมี 2 ประเภท คือ1. แรงเสียดทานสถิต (static friction) คือ แรงเสียดทานที่เกิดข้ึนระหวา่ งผวิ สมั ผสั ของวตั ถุ ในสภาวะที่วตั ถุไดร้ ับแรงกระทาแลว้ อยนู่ ่ิง F = แรงท่ีกระทา f = แรงเสียดทาน F= 5 Nf=5N 2

2. แรงเสียดทานจลน์ (kinetic friction) คือ แรงเสียดทานท่ีเกิดข้ึนระหวา่ งผวิ สมั ผสั ของวตั ถุ ในสภาวะที่วตั ถุไดร้ ับแรงกระทาแลว้ เกิดการเคล่ือนที่ดว้ ยความเร็วคงที่ F = แรงที่กระทา f = แรงเสียดทาน F = 10 Nf=5N 3

ปัจจยั ทมี่ ผี ลต่อแรงเสียดทานแรงเสียดทานระหวา่ งผวิ สัมผสั จะมีคา่ มากหรือนอ้ ยข้ึนอยกู่ บั 1. แรงกดต้งั ฉากกบั ผวิ สมั ผสั ถา้ แรงกดตวั ฉากกบัผวิ สมั ผสั มากจะเกิดแรงเสียดทานมาก ถา้ แรงกดต้งั ฉากกบั ผวิ สมั ผสั นอ้ ยจะเกิดแรงเสียดทานนอ้ ย ดงั รูป รูป ก แรงเสียดทานนอ้ ย รูป ข แรงเสียดทานมาก 2. ลกั ษณะของผวิ สมั ผสั ถา้ ผวิ สมั ผสั หยาบขรุขระจะเกิดแรงเสียดทานมาก ดงั รูป ก ส่วนผวิ สมั ผสัเรียบล่ืนจะเกิดแรงเสียดทานนอ้ ยดงั รูป ข รูป ก แรงเสียดทานมาก รูป ข แรงเสียดทานนอ้ ย 4

3. ชนิดของผวิ สมั ผสั เช่น คอนกรีตกบั เหลก็ เหลก็ กบั ไม้จะเห็นวา่ ผวิ สมั ผสั แต่ละคู่ มีความหยาบ ขรุขระ หรือเรียบล่ืน เป็นมนั แตกต่างกนั ทาใหเ้ กิดแรงเสียดทานไม่เท่ากนั f1 < f2 พ้นื ผวิ เหลก็ กบั ไม้ f1 < f2พ้นื ผวิ กระเบ้ือง กบั อิฐ 5

การลดแรงเสียดทาน การลดแรงเสียดทานสามารถทาไดห้ ลายวธิ ีดงั น้ี1. การใชน้ ้ามนั หล่อลื่นหรือจาระบี2. การใชร้ ะบบลูกปื น3. การใชอ้ ุปกรณ์ต่างๆ เช่น ตลบั ลูกปื น4. การออกแบบรูปร่างของยานพาหนะใหเ้ พรียวลมทาให้ลดแรงเสียดทาน รูปแสดงรูปร่างของเรือที่เพยี วลมเพ่ือลดแรงเสียดทาน 6

ตวั อยา่ ง การลดแรงเสียดทานลอ้ เพ่มิ ความล่ืนไหลช่วยลดแรงเสียดทานน้าช่วยลดแรงเสียดทาน 7

การเพมิ่ แรงเสียดทานการเพิ่มแรงเสียดทานในดา้ นความปลอดภยั ของมนุษย์เช่น1. ยางรถยนต์ มีดอกยางเป็นลวดลาย มีวตั ถุประสงค์เพือ่ เพิ่มแรงเสียดทานระหวา่ งลอ้ กบั ถนน ดงั รูป2. การหยดุ รถตอ้ งเพม่ิ แรงเสียดทานท่ีเบรก เพอื่ หยดุ หรือทาใหร้ ถแล่นชา้ ลง 8

3. รองเทา้ บริเวณพ้ืนตอ้ งมีลวดลาย เพอื่ เพ่ิมแรงเสียดทานทาใหเ้ วลาเดิน ไม่ล่ืนหกลม้ไดง้ ่าย ดงั รูป4. การปูพ้ืนหอ้ งน้า ควรใช้กระเบ้ืองท่ีมีผวิ ขรุขระเพอ่ื ช่วยเพิ่มแรงเสียดทานเวลาเปี ยกน้าจะไดไ้ ม่ลื่นลม้ดงั รูป 9

สมบตั ิของแรงเสียดทาน1. แรงเสียดทานมีค่าเป็ นศูนย์ เมื่อวตั ถุไม่มีแรงภายนอกมากระทา2. ขณะที่มีแรงภายนอกมากระทาต่อวตั ถุ และวตั ถุยงั ไม่เคลื่อนที่ แรงเสียดทานท่ีเกิดข้ึนมีขนาดต่างๆ กนั ตามขนาดของแรงท่ีมากระทา และแรงเสียดทานที่มีค่ามากที่สุดคือ แรงเสียดทานสถิต เป็ นแรงเสียดทานที่เกิดข้ึนเมื่อวตั ถุเร่ิมเคล่ือนที่3. แรงเสียดทานมีทิศทางตรงกนั ขา้ มกบั การเคลื่อนท่ีของวตั ถุ4. แรงเสียดทานสถิตมีค่าสูงกว่าแรงเสียดทานจลน์เลก็ นอ้ ย5. แรงเสียดทานจะมีค่ามากหรือน้อยข้ึนอยู่กบั ลกั ษณะของผิวสัมผสั ผิวสัมผสั หยาบหรือขรุขระจะมีแรงเสียดทานมากกวา่ ผวิ เรียบและล่ืน6. แรงเสียดทานข้ึนอยู่กบั น้าหนกั หรือแรงกดของวตั ถุท่ีกดลงบนพ้ืน ถา้ น้าหนกั หรือแรงกดมากแรงเสียดทานก็จะมากข้ึนดว้ ย7. แรงเสี ยดทานไม่ข้ึนอยู่กับขนาดหรื อพ้ืนท่ีของผวิ สมั ผสั 10

ข้อดขี องแรงเสียดทาน แมว้ า่ แรงเสียดทานจะทาใหส้ ิ้นเปลืองพลงั งานมากในการทาใหว้ ตั ถุเคล่ือนที่ แต่ในบางกรณีแรงเสียดทานก็ มีประโยชนต์ ่อการเคลื่อนที่ของยานพาหนะ เช่น - ขณะที่รถแล่น จะตอ้ งมีแรงเสียดทานระหวา่ งลอ้ กบัถนน เพ่ือทาใหร้ ถเคลื่อนท่ีไปไดต้ ามทิศทางท่ีตอ้ งการ- ยางรถยนตท์ ่ีจาเป็นตอ้ งมีดอกยางเป็นลวดลาย เพอ่ื เพม่ิ แรงเสียดทานระหวา่ งลอ้ กบั ถนน- ขณะหยดุ รถหรือเบรกใหร้ ถหยดุ หรือแล่นชา้ ลง จะตอ้ งเกิดแรงเสียดทาน เพือ่ ทาใหล้ อ้ หยดุ หมุนหรือหมุนชา้ ลง 11

ข้อเสียของแรงเสียดทานแรงเสียดทานทาใหว้ ตั ถุเคล่ือนที่ชา้ จึงตอ้ งใชแ้ รงมากข้ึน เพอื่ เอาชนะแรงเสียดทานทาใหส้ ิ้นเปลืองพลงั งานมาก - เกิดความฝืดในเคร่ืองจกั รกล ทาใหเ้ กิดการสูญเสียพลงั งานในการขบั เคล่ือนยนต์ และเกิดความร้อนจากการ ขดั สี ทาใหเ้ ครื่องยนตส์ ึกหรอ- อากาศตา้ นการเคล่ือนที่ของรถยนต์ ทาใหร้ ถยนตแ์ ล่น ไดช้ า้ กวา่ ท่ีควรจะเป็น- แรงจากกระแสน้าตา้ นการเคลื่อนท่ีของเรือ ทาใหเ้ คลื่อน ไดช้ า้ กวา่ ที่ควรจะเป็น 12

การคานวณหาสัมประสิทธ์ิของแรง เสียดทาน สมั ประสิทธ์ิของแรงเสียดทานระหวา่ งผวิ สมั ผสั คู่หน่ึงๆ คือ อตั ราส่วนระหวา่ งแรงเสียดทานต่อแรงกดต้งัฉากกบั ผวิ สมั ผสั N F f กาหนดให้ F = แรงลากวตั ถุ f = แรงเสียดทานระหวา่ งผิวสมั ผสั N = แรงกดต้งั ฉากกบั ผวิ สมั ผสั μ = สมั ประสิทธ์ิของแรงเสียดทาน * สมั ประสิทธ์ิของแรงเสียดทานหาไดจ้ ากสูตร μ=F N 13

ตวั อยา่ งโจทย์ตวั อยา่ งที่ 1ออกแรง 20 นิวตนั ลากวตั ถุไปตามพ้นื ราบ ถา้สมั ประสิทธ์ิของแรงเสียดทาน = 10 จงคานวณหาน้าหนกั ของวตั ถุวธิ ีทา μ = F N ตอบ น้าหนกั ของวตั ถุมีคา่ = 2 นิวตนั 14

ตวั อยา่ งที่ 2วตั ถุมวล 400 นิวตนั วางบนพ้นื ราบถา้ ตอ้ งการให้วตั ถุเคลื่อนที่ตอ้ งออกแรงผลกั อยา่ งนอ้ ย 150 นิวตนัตามแนวราบ สมั ประสิทธ์ิของความเสียดทานมีค่าเท่าไร μ = Fวธิ ีทา N ตอบ สมั ประสิทธ์ิความเสียดทานมีคา่ = 0.375 15

ภาคผนวก 16

บรรณานุกรม- http://www.maceducation.com/e- knowledge/2432210100/16.htm- https://sites.google.com/site/raengseiydthan m3123412343w66/home/khxdi-laea-khx- seiy-khxng-raeng-seiyd-than- https://www.slideserve.com/frederique- krish/6404000- http://www.neutron.rmutphysics.com/news/ index.php?option=com_content&task=view &id=2691&Itemid=3 17



THANKYOU 