Home
Education
Classroom
Knowledge
Blog
TV
ธรรมะ
กิจกรรม
โครงการทรูปลูกปัญญา

พื้นผิวและแรงเสียดทาน

Posted By Plook Creator | 14 ม.ค. 61
17,851 Views

  Favorite

แรงมีหลากหลายรูปแบบ เช่น แรงที่ใช้ในการเคลื่อนที่ แรงโน้มถ่วง โดยแรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ซึ่งหมายถึงการมีปริมาณและทิศทางที่แรงเกิดขึ้นด้วย ดังนั้น หากเราต้องการอธิบายหรือกล่าวอ้างถึงแรง เราต้องบอกทั้งปริมาณและทิศทางของแรง

 

เนื่องจากแรงมีทั้งปริมาณและทิศทาง การคำนวณแรงจากทิศทางต่าง ๆ เพื่อหาว่าวัตถุที่ได้รับแรงนั้นจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใด ด้วยแรงปริมาณเท่าใด จึงต้องใช้หลักตรีโกณมิติช่วยในการคำนวณ ยกตัวอย่างเช่น หากเราคำนวณแรงที่กระทำต่อกล่องในรูปแบบ 2 มิติ เราต้องแตกแรงในทิศทางต่าง ๆ ให้เข้าสู่แกน x และแกน y เพื่อทำการคำนวณหักล้างกัน

 

แรงเสียดทานหรือความเสียดทาน (Friction) เป็นแรงต้านการเคลื่อนที่ที่สัมพันธ์กับพื้นผิว พูดง่าย ๆ ก็คือ ความฝืด นั่นเอง แรงเสียดทานนี้แปรไปตามชนิดของพื้นผิว โดยแรงเสียดทานซึ่งเป็นแรงต้านจะเกิดขึ้นในทิศทางตรงข้ามกับแรงที่กระทำต่อวัตถุเสมอ ยกตัวอย่างเช่น การดันโต๊ะให้เลื่อนจากทิศตะวันออกไปทิศตะวันตก จะเกิดแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวของพื้นกับผิวสัมผัสของขาโต๊ะที่แตะกับพื้นจากทิศตะวันตกไปทิศตะวันออก

ภาพ : Shutterstock

 

แรงเสียดทานมีหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับชนิดของพื้นผิววัตถุที่สัมผัสกัน
ตัวอย่างรูปแบบของแรงเสียดทาน
- หากวัตถุที่สัมผัสกันเป็นของแข็งทั้งคู่ แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นจะเรียกว่า แรงเสียดทานชนิดแห้ง โดยแรงเสียดทานชนิดแห้งจะแบ่งย่อยได้อีก 2 แบบคือ
1) แรงเสียดทานสถิต (Static Friction) ซึ่งเกิดเมื่อวัตถุอยู่นิ่ง
2) แรงเสียดทานจลน์ (Kinetic Friction) ซึ่งจะเกิดเมื่อวัตถุกำลังเคลื่อนที่

- ของเหลวก็มีแรงเสียดทาน ของเหลวต่างชนิดกันและแยกชั้นกัน จะมีแรงเสียดทานเกิดขึ้นระหว่างชั้นของของไหล (Fluid) ซึ่งเรามักจะเรียกว่า แรงเสียดทานในของไหลหรือความหนืด
- ในกรณีที่เราพยายามจะลดแรงเสียดทานซึ่งเกิดขึ้นระหว่างพื้นผิวของแข็ง อาจมีการใช้สารหล่อลื่นแทรกระหว่างสองพื้นผิว แรงเสียดทานที่ได้จะเป็นแรงเสียดทานหล่อลื่น ซึ่งค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะเป็นของสารหล่อลื่น

ภาพ : Shutterstock

 

มนุษย์เราต้องประสบกับแรงเสียดทานมาตั้งแต่ยุคที่เราเริ่มการคมนาคม การขนส่งสินค้าและโยกย้ายของ ในช่วงเริ่มต้นเราต้องพึ่งพาการแบกหาม แน่นอนว่ามันไม่สะดวก พาหนะในครั้งแรกเริ่มของมนุษย์อาจเป็นเลื่อน ซึ่งทำให้ประสบกับปัญหาแรงเสียดทานและต้องใช้แรงมากในการเคลื่อนที่ ก่อนที่เราจะมีการใช้เกวียน การใช้ท่อนซุง ท่อนไม้กลม ในการขับเคลื่อนขนส่ง และการประดิษฐ์ล้อวงกลม ซึ่งลดแรงเสียดทานที่กระทำต่อพื้นผิวและใช้แรงเสียดทานให้มีประโยชน์ในการหมุนวงล้อเพื่อการเคลื่อนที่แทน ซึ่งใช้หลักการเดียวกับแรงเสียดทานที่รองเท้าของเรากระทำกับพื้น ยิ่งมีแรงมากก็ยิ่งทำให้ยึดเกาะพื้นได้ดี และต้านแรงที่เราใช้ในการเดินหรือวิ่ง ทำให้เราสามารถพุ่งตัวออกไปได้ดีขึ้น ล้อเกวียน หรือล้อรถยนต์ และยานพาหนะในปัจจุบันก็ใช้ประโยชน์จากแรงเสียดทานเช่นกัน การเข้าโค้งของรถแข่งก็ใช้แรงเสียดทานจลน์ที่ล้อกระทำต่อพื้นสนามแข่ง เพื่อให้สามารถยึดเกาะผิวถนนได้แม้วิ่งมาด้วยความเร็ว ไม่ทำให้รถแข่งหลุดออกจากโค้งและเคลื่อนที่ไปตามที่ต้องการ

ภาพ : Pixabay


หากเราลองจินตนาการว่าโลกนี้ไม่มีแรงเสียดทาน ทุกสิ่งล้วนลื่นไปหมด เราก็คงไม่สามารถเดิน วิ่ง หรือเคลื่อนที่ได้ และแรงทั้งหมดที่เราใช้ในการเคลื่อนที่อาจจะเป็นแรงลมเพื่อพัดให้เคลื่อนไป หากเราต้องการเคลื่อนที่ไปทางซ้าย ก็ให้หันหน้าไปด้านขวาและเป่าลมเบา ๆ เพียงเท่านี้ ตัวเราก็จะเคลื่อนที่ไป และทางลาดต่าง ๆ ก็คงเป็นเหมือนฝันร้าย เพราะเราคงไม่สามารถหยุดนิ่งอยู่ได้และต้องไหลเหมือนการเทน้ำลงไป แต่ใช่ว่าแรงเสียดทานจะเป็นสิ่งที่ดีทั้งหมด เพราะหากแรงเสียดทานมีมากเกินไป เราก็ต้องใช้แรงมากขึ้นเพื่อเอาชนะแรงเสียดทานให้สามารถเคลื่อนที่ไปได้​

 

แรงเสียดทานจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ 1. แรงกดตั้งฉากกับผิวสัมผัส ซึ่งส่วนใหญ่แล้วคือ น้ำหนักของวัตถุที่กระทำต่อพื้นผิว 2. ลักษณะของพื้นผิว เช่น พื้นผิวเรียบจะเสียดทานน้อยกว่าผิวที่ขรุขระ และ 3. ชนิดของผิวสัมผัสทั้งสองด้านซึ่งให้แรงเสียดทานไม่เท่ากัน การใส่รองเท้าแตะเดินบนพื้นหินอ่อนกับใส่รองเท้าแตะเดินบนพื้นคอนกรีตก็จะใช้แรงในการเดินไม่เท่ากัน ความลื่นของพื้นผิวก็ต่างกันนั่นเอง

 

 

เว็บไซต์ทรูปลูกปัญญาดอทคอมเป็นเพียงผู้ให้บริการพื้นที่เผยแพร่ความรู้เพื่อประโยชน์ของสังคม ข้อความและรูปภาพที่ปรากฏในบทความเป็นการเผยแพร่โดยผู้ใช้งาน หากพบเห็นข้อความและรูปภาพที่ไม่เหมาะสมหรือละเมิดลิขสิทธิ์ กรุณาแจ้งผู้ดูแลระบบเพื่อดำเนินการต่อไป
Tags
  • Posted By
  • Plook Creator
  • 0 Followers
  • Follow