แรงเสียดทาน
ทีมงานทรูปลูกปัญญา
|
06 ส.ค. 64
 | 42.2K views



เมื่อออกแรงผลักวัตถุจนวัตถุลื่นไถลไปตามพื้นราบในแนวระดับ วัตถุจะเคลื่อนที่ไปได้ระยะทางหนึ่งแล้วจึงหยุด เนื่องจากมีแรงเสียดทานระหว่างผิววัตถุกับพื้น มาต้านการเคลื่อนที่ แรงเสียดทานมีทั้งแรงเสียดทานสถิต และแรงเสียดทานจลน์

ภาพ : shutterstock.com

 

แรงเสียดทาน (friction) คือ แรงที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัส กับวัตถุที่พยายามต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ ในทิศตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุ แรงเสียดทานเกิดได้ทั้งวัตถุที่อยู่นิ่ง และวัตถุที่เคลื่อนที่โดยมีผิวสองผิวมาสัมผัสกัน

ตัวอย่างเช่น เมื่อออกแรงผลักวัตถุ จนวัตถุลื่นไถลไปตามพื้นราบในแนวระดับ วัตถุจะเคลื่อนที่ไปได้ระยะทางหนึ่ง แล้วจึงหยุด เนื่องจากมีแรงเสียดทานระหว่างผิววัตถุกับพื้น มาต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุนั้น แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสที่เป็นของแข็งมี 3 ชนิด ดังนี้

1. แรงเสียดทานสถิต คือ แรงเสียดทานที่เกิดขึ้น เมื่อมีแรงพยายามทำให้วัตถุเคลื่อนที่ เมื่อมีแรงพยายามทำให้วัตถุที่อยู่นิ่งเคลื่อนที่ไปบนผิวของอีกวัตถุหนึ่ง แรงที่ต่อต้านไม่ให้วัตถุเกิดการเคลื่อนที่เรียกว่า แรงเสียดทานสถิต

แรงเสียดทานสถิตมีขนาดเท่ากับแรงที่พยายามทำให้วัตถุเคลื่อนที่ ถ้าแรงที่พยายามทำให้วัตถุเคลื่อนที่มีขนาดมากขึ้น แรงเสียดทานสถิตจะมีขนาดเพิ่มขึ้นด้วย จนกระทั่งแรงเสียดทานสถิตมีค่าสูงสุด ถ้าเพิ่มแรงที่พยายามทำให้วัตถุเคลื่อนที่เข้าไป อีกวัตถุจะเริ่มเคลื่อนที่ แรงเสียดทานสถิตสูงสุดมีค่าเท่ากับแรงที่ทำให้วัตถุเริ่มเคลื่อนที่

2. แรงเสียดทานจลน์ คือ แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นขณะที่วัตถุกำลังเคลื่อนที่ ขณะที่วัตถุหนึ่งกำลังเคลื่อนที่ไปบนผิวของอีกวัตถุหนึ่ง จะเกิดแรงเสียดทานขึ้นต่อต้านไม่ให้วัตถุเคลื่อนที่ แรงเสียดทานชนิดนี้เรียกว่า แรงเสียดทานจลน์

วัตถุจะเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็วคงที่ได้ต้องมีแรงกระทำต่อวัตถุ โดยแรงที่กระทำต้องมีขนาดเท่ากับแรงเสียดทานจลน์ แต่กระทำในทิศทางตรงกันข้าม จึงกล่าวได้ว่า แรงเสียดทานจลน์มีขนาดเท่ากับแรงที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ แต่มีทิศทางตรงกันข้าม

สำหรับผิวสัมผัสคู่หนึ่งๆ แรงเสียดทานสถิตสูงสุดจะมีค่ามากกว่าแรงเสียดทานจลน์

3. แรงเสียดทานหมุน คือ แรงเสียดทานที่เกิดขึ้น เมื่อวัตถุเคลื่อนที่โดยการหมุนไปบนผิวของอีกวัตถุหนึ่ง เช่น ขณะที่ล้อรถหมุนไปบนถนน ขณะที่ล้อรถไฟหมุนไปบนราง ขณะที่วัตถุทรงกลมหรือทรงกระบอกกลิ้งไปบนพื้น แรงเสียดทานหมุนมีค่าน้อยมาก ในเครื่องจักรนิยมใช้ลูกปืนเพื่อให้เกิดแรงเสียดทานหมุน เพื่อลดแรงเสียดทาน

สัมประสิทธ์ของแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัสคู่หนึ่งๆ คือ อัตราส่วนระหว่างแรงเสียดทานต่อแรงกดตั้งฉากกับผิวสัมผัส สัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทานหาได้จากสูตร