Friction EBOOK

ผู้จดั ทา1.น.ส.รวินันท์ คาเลศิ ม.4/14 เลขที่ 12.นายนพพร คงเจริญเนตร ม.4/14 เลขที่ 93.น.ส.วิลาวัณย์ เสือจันทร์ ม.4/14 เลขที่ 104.ด.ญ.อลนี ตา จอกแก้ว ม.4/14 เลขท่ี 115.น.ส.ปาลติ า วงศานาถ ม.4/14 เลขที่ 166.นายทศพร ตนั ติวฒั นไชย ม.4/14 เลขท่ี 257.น.ส.มณชนก ชาตริตานนท์ ม.4/14 เลขที่ 29

คานา ง E-Book เล่มน้ีเป็นส่วนหน่ึงของวชิ าสาเร็จลุล่วงดว้ ยความลุล่วงดว้ ยความช่วยเหลือของอาจารยท์ ุกท่านซ่ึงเป็นครูที่ปรึกษาท่ีไดก้ รุณาใหค้ าแนะนา ช้ีแนะแนวทางและใหข้ อ้ คิดเห็นต่างๆตลอดจนปรับปรุงแกไ้ ขงานดว้ ยความอดทนในการดาเนินการทาโครงงานมาโดยตลอดทาใหร้ ายงานมีความถูกตอ้ งทบทวนสมบรู ณ์มากยงิ่ ข้ึนคณะผจู้ ดั ทาขอกราบขอบพระคุณเป็นอยา่ งสูงมา ณโอกาสน้ี นอกจากน้ีคณะผจู้ ดั ทาขอขอบพระคุณผปู้ กครองทุกท่านที่ใหค้ าปรึกษาและใหค้ วามสนบั สนุนในทุกดา้ นรวมท้งั คอยใหก้ าลงั ใจ และดูแลใหค้ วามสะดวกในการทางานเสมอมา รายงานฉบบั น้ีจึงสาเร็จลุล่วงไดด้ ว้ ยดี คณะผู้จดั ทา

สารบญั จเร่ือง หน้าคานา งสารบัญ จแรงเสียดทาน 1ทิศทางของแรงเสียดทาน 2ประเภทแรงเสียดทาน 3ปัจจยั ท่มี ผี ลต่อแรงเสียดทาน 4-5การลดแรงเสียดทาน 6การใช้ประโยชน์จากการลดแรงเสียดทาน 7การเพม่ิ แรงเสียดทาน 8-9การใช้ประโยชน์จากการเพมิ่ แรงเสียดทาน 10สมบัตขิ องแรงเสียดทาน 11ประโยชน์และโทษของแรงเสียดทาน 12การคานวณหาสัมประสิทธ์ิของแรงเสียดทาน 13กจิ กรรมการทดลอง 14-16บรรณานุกรม 17

แรงเสียดทาน 1 แรงเสียดทาน (friction) เป็นแรงท่ีเกิดข้ึนเม่ือวตั ถุหน่ึงพยายามเคลื่อนที่ หรือกาลงั เคลื่อนที่ไปบนผิวของอีกวตั ถุเนื่องจากมีแรงมากระทา มีลกั ษณะที่สาคญั ดงั น้ี 1. เกิดข้ึนระหวา่ งผวิ สมั ผสั ของวตั ถุ 2. มีทิศทางตรงกนั ขา้ มกบั ทิศทางที่วตั ถเุ คลื่อนท่ีหรือตรงขา้ มทิศทางของแรงที่พยายามทาใหว้ ตั ถเุ คลื่อนที่ดงั รูปรูปแสดงลกั ษณะของแรงเสียดทาน ถา้ วาง A อยบู่ นวตั ถุ B ออกแรงลากวตั ถุ วตั ถุ Aจะเคลื่อนที่หรือไม่กต็ าม จะมีแรงเสียดทานเกิดข้ึนระหวา่ งผิวของ A และ B แรงเสียดทานมีทิศทางตรงกนั ขา้ มกบั แรง ท่ีพยายามต่อตา้ นการเคลื่อนที่ของ A

2ทิศทางของแรงเสียดทาน ทิศของแรงเสียดทานจะมีทิศสวนทางกบั การเคล่ือนที่ เวลาจะดทู ิศของแรงเสียดทาน ใหด้ ทู ี่จุดผวิ สมั ผสั วา่ผิวสมั ผสั เคล่ือนท่ีอยา่ งไร แรงเสียดทานจะสวนทิศการเคล่ือนที่น้ีแรงเสียดทานขณะรถแล่นกบั แรงเสียดทานขณะขบั รถเบรกตา่ งกนั แรงเสียดทานขณะรถแลน่ ผิวสมั ผสั หมุนไปขา้ งหลงั แรงเสียดทานมีทิศไปขา้ งหนา้ก. รถแล่นจากซา้ ยไปขวา ยางรถหมุนเคล่ือนท่ีจากขวาไป ซา้ ย แรงเสียดทาน F มีทิศจากซา้ ยไปขวาข. รถแลน่ ถอยหลงั จากขวาไปซา้ ย ยางรถหมุนเคลื่อนท่ีจากซา้ ย ไปขวา แรงเสียดทาย F มีทิศทางจากขวาไปซา้ ยค. รถเบรกลอ้ อยนู่ ิ่งแตร่ ถจะแลน่ ไปตอ่ จากเดิม คือ จากขวาไปซา้ ย แรงเสียดทานมีทิศจากซา้ ยไปขวา

3 ประเภทของแรงเสียดทาน1. แรงเสียดทานสถิต (static friction) คือ แรงเสียดทาน ที่เกิดข้ึนระหวา่ งผิวสัมผสั ของวตั ถุ ในสภาวะท่ีวตั ถุ ไดร้ ับแรงกระทาแลว้ อยนู่ ิ่ง2. แรงเสียดทานจลน์ (kinetic friction) คือ แรงเสียด ทานท่ีเกิดข้ึนระหวา่ งผวิ สมั ผสั ของวตั ถุ ในสภาวะท่ี วตั ถไุ ดร้ ับแรงกระทาแลว้ เกิดการเคล่ือนที่ดว้ ยความเร็วคงท่ี

4 ปัจจยั ท่ีมผี ลต่อแรงเสียดทาน แรงเสียดทานระหวา่ งผวิ สมั ผสั จะมีค่ามากหรือนอ้ ยข้ึนอยกู่ บั1. แรงกดต้ังฉากกบั ผวิ สัมผสั ถา้ แรงกดตวั ฉากกบั ผิวสัมผสั มากจะเกิดแรงเสียดทานมาก ถา้ แรงกดต้งั ฉากกบั ผิวสัมผสั นอ้ ยจะเกิดแรงเสียดทานนอ้ ย ดงั รูป รูป ก แรงเสียดทานน้อย รูป ข แรงเสียดทานมาก

52. ลกั ษณะของผวิ สัมผสั ถา้ ผวิ สมั ผสั หยาบ ขรุขระจะเกิดแรงเสียดทานมาก ดงั รูป ก ส่วนผิวสมั ผสั เรียบล่ืนจะเกิดแรงเสียดทานนอ้ ยดงั รูป ข รูป ก แรงเสียดทานมาก รูป ข แรงเสียดทานน้อย 3. ชนิดของผวิ สัมผสั เช่น คอนกรีตกบั เหลก็ เหลก็ กบั ไม้ จะเห็นวา่ ผวิ สัมผสั แต่ละคู่ มีความหยาบ ขรุขระ หรือเรียบล่ืน เป็นมนั แตกต่างกนั ทาใหเ้ กิดแรงเสียดทานไม่เท่ากนั

6การลดแรงเสียดทานการลดแรงเสียดทานสามารถทาไดห้ ลายวธิ ีดงั น้ี 1. การใชน้ ้ามนั หล่อลื่นหรือจาระบี 2. การใชร้ ะบบลกู ปื น 3. การใชอ้ ปุ กรณ์ตา่ งๆ เช่น ตลบั ลกู ปื น 4. การออกแบบรูปร่างของยานพาหนะใหเ้ พรียวลมทา ใหล้ ดแรงเสียดทานรูปแสดงรูปร่างของเรือท่ีเพยี วลมเพอื่ ลดแรงเสียดทาน

การใช้ประโยชน์จากการ 7 ลดแรงเสียดทาน1.) ขอ้ ต่อกระดูกของคนเรา จะเสียดสีกนั ตลอดเวลาขณะ เราทางาน การลดการเสียดสีของร่างกาย คือ มีสารหล่อ ล่ืนไดแ้ ก่ น้าหล่อสมองไขมนั สันหลงั หรือน้าหล่อลื่น ระหวา่ งขอ้ ต่อกระดูก2.) ลกู สูบของกระบอกสูบในเคร่ืองยนต์ จะเสียดสีกนั ตลอดเวลาจึงตอ้ งใชส้ ารท่ีทาหนา้ ท่ีช่วยลดการเสียดสี เช่นน้ามนั เครื่อง แต่อยา่ งไรกต็ ามถึงแมจ้ ะไร้สารหล่อ ลื่นกย็ งั มีการสูญเสียพลงั งานไปกบั แรงเสียดทาน ประมาณ 25 %3.) การผลิตสารเคลือบ หรือฉาบบนภาชนะเพื่อให้ เกิด ความล่ืนสารน้ีคือ PTFE มีชื่อทางการคา้ ว่า เทฟลอน ใชก้ บั กระทะ ถาดอบ หมอ้ หุงขา้ ว ปัจจุบนั มีการ นาไปใชก้ บั เคร่ืองยนต์ ยานพาหนะท่ีไม่ตอ้ งทาการอดั ฉีดดว้ ยสารหล่อล่ืน

8การเพม่ิ แรงเสียดทานการเพิม่ แรงเสียดทานในดา้ นความปลอดภยั ของมนุษย์ เช่น 1. ยางรถยนตม์ ีดอกยางเป็นลวดลาย มีวตั ถุประสงคเ์ พ่อื เพ่มิ แรงเสียดทานระหวา่ งลอ้ กบั ถนน ดงั รูป รูปแสดงยางรถยนต์ท่ีมีลวดลาย 2. การหยดุ รถตอ้ งเพ่มิ แรงเสียดทานท่ีเบรก เพือ่ หยดุหรือทาใหร้ ถแล่นชา้ ลง

9 3. รองเทา้ บริเวณพ้ืนตอ้ งมีลวดลาย เพอื่ เพิม่ แรงเสียด ทานทาใหเ้ วลาเดินไม่ลื่นหกลม้ ไดง้ ่าย ดงั รูป รูปแสดงพนื้ รองเท้าที่มีลวดลาย 4. การปูพ้ืนหอ้ งน้าควรใชก้ ระเบ้ืองท่ีมีผวิ ขรุขระ เพือ่ ช่วยเพ่มิ แรงเสียดทาน เวลาเปี ยกน้าจะไดไ้ ม่ล่ืนลม้ ดงั รูป รูปแสดงการปูพนื้ ด้วยกระเบือ้ งยาง

10 การใช้ประโยชน์จากการเพมิ่ แรงเสียดทาน1.) การผลิตน๊อตหรือตะปูเกลียว เพื่อเพิ่มแรงเสียดทาน ทาให้ มีแรงยดึ เหนี่ยวไดด้ ี2.) ยางรถยนตจ์ ะมีลวดลาย หรือเราเรียกวา่ ดอกยาง เป็นร่อง แคบๆ หรือหยกั ไปมาคลา้ ยฟันปลา เพือ่ ช่วยใหเ้ กาะถนนได้ ดีข้ึน ขณะรถแลน่ ไปบนพ้นื ถนนท่ีเปี ยก แต่ถา้ เราตอ้ งการให้ รถว่งิ ไดเ้ ร็วข้ึนในถนนที่แหง้ สนิท ยางรถยนตช์ นิดน้ีกไ็ ม่ ตอ้ งมีลวดลายหรือดอกยาง เช่นรถแข่งสูตร 13.) การทาใหพ้ ้ืนมีความขรุขระ เพราะจะทาใหก้ ารเดินและการ ทรงตวั ดีกวา่ พ้ืนเรียบและขดั มนั ซ่ึงถา้ พ้นื ไม่มีแรงเสียดทาน เลย เราจะเดินไม่ได้4.) พ้ืนรองเทา้ ผลิตโดยใชว้ สั ดุ ท่ีเพ่ิมแรงเสียดทานระหวา่ งพ้นื กบั รองเทา้ เพื่อการทรงตวั และเคล่ือนไหวไดส้ ะดวกข้ึน

11สมบตั ขิ องแรงเสียดทาน 1. แรงเสียดทานมีค่าเป็นศูนย์ เมื่อวตั ถไุ ม่มีแรงภายนอกมากระทา 2. ขณะที่มีแรงภายนอกมากระทาต่อวตั ถุ และวตั ถุยงั ไม่เคลื่อนที่ แรงเสียดทานท่ีเกิดข้ึนมีขนาดต่างๆ กนั ตามขนาดของแรงท่ีมากระทา และแรงเสียดทานที่มีคา่ มากท่ีสุดคือ แรงเสียดทานสถิต เป็นแรงเสียดทานท่ีเกิดข้ึนเม่ือวตั ถุเร่ิมเคล่ือนที่ 3. แรงเสียดทานมีทิศทางตรงกนั ขา้ มกบั การเคล่ือนท่ีของวตั ถุ 4. แรงเสียดทานสถิตมีคา่ สูงกวา่ แรงเสียดทานจลน์เลก็ นอ้ ย 5. แรงเสียดทานจะมีค่ามากหรือนอ้ ยข้ึนอยกู่ บั ลกั ษณะของผวิ สัมผสั ผิวสมั ผสั หยาบหรือขรุขระจะมีแรงเสียดทานมากกวา่ ผวิ เรียบและลื่น 6. แรงเสียดทานข้ึนอยกู่ บั น้าหนกั หรือแรงกดของวตั ถุท่ีกดลงบนพ้ืน ถา้ น้าหนกั หรือแรงกดมากแรงเสียดทานกจ็ ะมากข้ึนดว้ ย 7. แรงเสียดทานไม่ข้ึนอยกู่ บั ขนาดหรือพ้ืนท่ีของผวิ สัมผสั

12 ประโยชน์และโทษของแรงเสียดทาน รถยนตจ์ ะแลน่ ไปได้ ตอ้ งมีแรงเสียดทาน F ยนั ลอ้ไว้ ถา้ ไม่มี F ลอ้ จะหมุนอยกู่ บั ที่ รถแลน่ ไปไม่ได้ ตวั อยา่ งมีในบนถนนเมืองหนาว พ้นื ถนนเป็นน้าแขง็ รถแลน่ไป ไม่ได้ ตอ้ งเอาทรายโรยใหเ้ กิดแรงเสียดทานรถจึงแลน่ ไปได้ คนจะเดินบนพ้นื ตอ้ งมีแรงเสียดทาน ถา้ ไม่มีคนจะเดินไม่ได้ จะลื่นหกลม้ รองเทา้ จึงตอ้ งมีลวดลายเพอ่ื ใหเ้ กิดแรงเสียดทาน ยางรถยนตก์ ต็ อ้ งมีลวดลายเพื่อใหเ้ กิดแรงเสียดทาน โทษของแรงเสียดทาน ตวั อยา่ งเช่น แรงเสียดทานตามขอ้ ต่อ หรือแกนหมุนของเคร่ืองยนตต์ อ้ งมีตลบั ลกู ปื น หรือหยอดน้ามนั หล่อล่ืน ช่วยลดแรงเสียดทาน ไม่เช่นน้นั จะสูญเสียพลงั งานมาก เกิดความร้อนมากดว้ ย รถยนตม์ ีแรงเสียดทานกบั อากาศทาใหแ้ ล่นชา้ เรือมีแรงเสียดทานกบัน้า เคร่ืองบินมีแรงเสียดทานกบั อากาศ

13การคานวณหาสัมประสิทธ์ิของ แรงเสียดทาน สัมประสิทธ์ิของแรงเสียดทานระหวา่ งผิวสมั ผสั คู่หน่ึงๆคือ อตั ราส่วนระหวา่ งแรงเสียดทานต่อแรงกดต้งั ฉากกบั ผิวสัมผสั

14กจิ กรรมการทดลอง 1. เพอื่ ใหน้ กั เรียนสามารถทดลองและบอกไดว้ า่ แรงเสียดทานเป็นแรงตา้ นทานการเตลื่อนท่ีของวตั ถุ 2. เพื่อใหน้ กั เรียนสามารถทดลองและบอกไดว้ า่ ขณะท่ีถงุ ทรายเร่ิมเคลื่อนที่แรงเสียดทานจะมีคา่ มากท่ีสุด และแรงเสียดทานจะมีค่าลดลงเม่ือถงุ ทรายเคล่ือนที่ 3. เพอื่ ใหน้ กั เรียนสามารถอธิบายไดว้ า่ แรงเสียดทานจะมีค่ามากหรือนอ้ ยข้ึนอยกู่ บั จานวนถงุ ทราย และลกั ษณะของผิวสัมผสั 1. เครื่องชง่ั สปริง 1 อนั

2.ถงุ ทราย 3 ถงุ 153.ถงุ พลาสติก 1 ใบ 1. ลากถงุ ทราย 1 ถงุ ดว้ ยเครื่องชง่ั สปริง จนถุงทรายเคลื่อนท่ี บนั ทึกคา่ แรงที่อา่ นได้ เม่ือถงุ ทรายเร่ิมเคล่ือนที่และเม่ือเคลื่อนท่ีดว้ ยความเร็วคงตวั 2. ทาซ้าขอ้ 1. แต่วางถุงทรายทบั ถุงทรายในขอ้ 1. อีกจานวน 1 และ 2 ถุง ตามลาดบั 3. ทาซ้า ขอ้ 1. และขอ้ 2. แต่หุม้ ถงุ ทรายลา่ งสุดดว้ ยพลาสติก

16 วา่ เม่ือออกแรงดึงถุงทรายใหเ้ คล่ือนที่ จะมีแรงตา้ นการเคล่ือนที่ซ่ึงอา่ นคา่ ของแรงไดจ้ ากเครื่องชงั่ สปริง แรงท่ีตา้ นการเคล่ือนที่น้ีเกิดข้ึนระหวา่ งผิวสมั ผสั ของถุงทรายและพ้ืนเรียกแรงตา้ นน้ีวา่ แรงเสียดทานค่าของแรงที่อ่านไดจ้ ากเคร่ืองชงั่ สปริงจะมีค่ามากท่ีสุด เม่ือถุงทรายเริ่มเคล่ือนท่ีและจะลดลงเม่ือถงุ ทรายเคล่ือนท่ีแลว้ แสดงวา่ แรงเสียดทานที่เกิดข้ึนเม่ือถุงทรายเริ่มเคลื่อนท่ีจะมีคา่ มากท่ีสุด และเม่ือวตั ถุเคล่ือนที่แลว้ แรงเสียดทานจะลดลง แรงเสียดทานจะมีค่ามากข้ึนเมื่อจานวนถุงทรายเพ่มิ ข้ึน เพราะเมื่อจานวนถุงทรายเพ่มิ ข้ึนแรงที่ถุงทรายกดพ้ืนกจ็ ะมากข้ึนดว้ ย แสดงวา่ แรงเสียดทานระหวา่ งวตั ถุคู่หน่ึง ๆ จะมากข้ึนถา้ แรงที่วตั ถกุ ดพ้นื มีค่ามากข้ึนนอกจากน้ีแรงเสียดทานจะมีคา่ เปล่ียนไป เม่ือลกั ษณะผิวสมั ผสั ระหวา่ งวตั ถเุ ปลี่ยนไปโดยถา้ ผิวสัมผสั เป็นผิวหยาบหรือขรุขระ แรงเสียดทานจะมีคา่ มาก แต่ถา้ ผิวสัมผสั เรียบหรือลื่นแรงเสียดทานจะมีค่านอ้ ย

17บรรณานุกรม- 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