แรงเสียดทาน คืออะไร จำแนกเป็นกี่ประเภท และเรานำแรงเสียดทานมาประยุกต์ใช้อย่างไร

แรงเสียดทาน (Friction)

แรงเสียดทาน (Friction) คือแรงต้านการเคลื่อนที่บนผิวสัมผัสที่เกิดขึ้นระหว่างวัตถุ หรือแรงที่ต้านทานการเคลื่อนที่ของวัตถุไปบนพื้นผิวสัมผัส ซึ่งส่งผลให้วัตถุดังกล่าวเคลื่อนที่ช้าลงหรือหยุดนิ่งไปในท้ายที่สุด ดังนั้น แรงเสียดทานจึงมีทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ และมีขนาดขึ้นอยู่กับ ลักษณะของพื้นผิวสัมผัส และ แรงหรือน้ำหนัก ที่กระทำในลักษณะตั้งฉากต่อพื้นผิวดังกล่าว หากแรงกดตั้งฉากกับผิวสัมผัสมีขนาดมากเท่าใดย่อมส่งผลให้เกิดแรงเสียดทานมากขึ้นเท่านั้น

แรงเสียดทาน, กฏของแรงเสียทาน, ชนิดของแรงเสียดทาน,

ประเภทของแรงเสียดทาน

แรงเสียดทานจำแนกออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่

แรงเสียดทานชนิดแห้ง (Dry Friction) คือแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นจากการสัมผัสกันของวัตถุที่มีสถานะเป็นของแข็ง โดยแรงเสียดทานชนิดแห้งสามารถจำแนกออกเป็น 2 ชนิดย่อย คือ

  • แรงเสียดทานสถิต (Static Friction) คือแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุ ในสภาวะที่วัตถุได้รับแรงกระทำแล้วหยุดนิ่งอยู่กับที่
  • แรงเสียดทานจลน์ (Kinetic Friction) คือแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุ ในสภาวะที่วัตถุได้รับแรงกระทำแล้วเกิดการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่

แรงเสียดทาน, กฏของแรงเสียทาน, ชนิดของแรงเสียดทาน,

แรงเสียดทานในของไหล (Fluid Friction) คือแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของวัตถุในของไหล (Fluid) หรือการเคลื่อนที่ของวัตถุในสสารที่มีสถานะเป็นของเหลวและก๊าซ เช่น ความต้านทานของอากาศที่กระทำต่อเครื่องบินหรือการต้านทานของน้ำที่กระทำต่อเรือ เป็นต้น

แรงเสียดทานจากการหมุน (Rolling Friction) คือแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของวัตถุทรงกลมหรือมีพื้นผิวกลมมนบนพื้นผิวสัมผัส เช่น การเคลื่อนที่ของลูกบอลหรือล้อรถบนถนน

ประโยชน์ของแรงเสียดทาน

แรงเสียดทานมีบทบาทสำคัญในชีวิตประจำวันของมนุษย์มายาวนาน ตั้งแต่ยุคสมัยของการริเริ่มจุดไฟ การนำหินมากระทบกัน หรือการนำกิ่งไม้แห้งมาขัดสีเพื่อสร้างประกายไฟ ต่างเป็นผลมาจากการใช้ประโยชน์ของแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างวัตถุ ทำให้พลังงานการเคลื่อนที่บางส่วนถูกแปรเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน

แรงเสียดทาน, กฏของแรงเสียทาน, ชนิดของแรงเสียดทาน,

ปัจจุบัน แรงเสียดทานยังคงเป็นตัวแปรสำคัญในการประดิษฐ์และสร้างสรรค์สิ่งของมากมายโดยเฉพาะในอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์หรือยานพาหนะต่างๆ ในอดีต มนุษย์มีการนำท่อนไม้ทรงกลมมาใช้แทนล้อหรือการนำท่อนไม้มาประดิษฐ์เป็นล้อเกวียน จนกระทั่งสามารถประดิษฐ์ล้อรถยนต์ในท้ายที่สุด วัตถุทรงกลมเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อลดแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างพื้นผิวและยังใช้แรงเสียดทานให้เป็นประโยชน์ในการหมุนวงล้อไปข้างหน้า เช่นเดียวกับความสามารถในการยึดเกาะบนพื้นผิวสัมผัสที่ทำให้เราบังคับทั้งทิศทางและการเคลื่อนที่ของวัตถุได้ตามต้องการ ดังนั้น หากโลกของเราปราศจากแรงเสียดทาน สสารและวัตถุต่างๆ รวมไปถึงสิ่งมีชีวิต จะไม่สามารถเคลื่อนที่หรือหยุดนิ่งลงตามที่ต้องการได้เลย

สมบัติของแรงเสียดทาน
1. แรงเสียดทานมีค่าเป็นศูนย์ เมื่อวัตถุไม่มีแรงภายนอกมากระทำ
2. ขณะที่มีแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ และวัตถุยังไม่เคลื่อนที่ แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นมีขนาดต่างๆ กัน ตามขนาดของแรงที่มากระทำ และแรงเสียดทานที่มีค่ามากที่สุดคือ แรงเสียดทานสถิต เป็นแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุเริ่มเคลื่อนที่
3. แรงเสียดทานมีทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ
4. แรงเสียดทานสถิตมีค่าสูงกว่าแรงเสียดทานจลน์เล็กน้อย
5. แรงเสียดทานจะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับลักษณะของผิวสัมผัส ผิวสัมผัสหยาบหรือขรุขระจะมีแรงเสียดทานมากกว่าผิวเรียบและลื่น
6. แรงเสียดทานขึ้นอยู่กับน้ำหนักหรือแรงกดของวัตถุที่กดลงบนพื้น ถ้าน้ำหนักหรือแรงกดมากแรงเสียดทานก็จะมากขึ้นด้วย
7. แรงเสียดทานไม่ขึ้นอยู่กับขนาดหรือพื้นที่ของผิวสัมผัส

การลดแรงเสียดทาน
การลดแรงเสียดทานสามารถทำได้หลายวิธีดังนี้
1. การใช้น้ำมันหล่อลื่นหรือจาระบี
2. การใช้ระบบลูกปืน
3. การใช้อุปกรณ์ต่างๆ เช่น ตลับลูกปืน
4. การออกแบบรูปร่างของยานพาหนะให้เพรียวลมทำให้ลดแรงเสียดทาน

การเพิ่มแรงเสียดทาน
การเพิ่มแรงเสียดทานในด้านความปลอดภัยของมนุษย์ เช่น
1. ยางรถยนต์มีดอกยางเป็นลวดลาย มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มแรงเสียดทานระหว่างล้อกับถนน ดังรูป
2. การหยุดรถต้องเพิ่มแรงเสียดทานที่เบรก เพื่อหยุดหรือทำให้รถแล่นช้าลง
3. รองเท้าบริเวณพื้นต้องมีลวดลาย เพื่อเพิ่มแรงเสียดทานทำให้เวลาเดินไม่ลื่นหกล้มได้ง่าย
4. การปูพื้นห้องน้ำควรใช้กระเบื้องที่มีผิวขรุขระ เพื่อช่วยเพิ่มแรงเสียดทาน เวลาเปียกน้ำจะได้ไม่ลื่นล้ม

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

Live Science – https://www.livescience.com/37161-what-is-friction.html

ทรูปลูกปัญญา – https://www.trueplookpanya.com/knowledge/content/65012/-sciphy-sci-

โรงเรียนบุรีรัมย์พิทยาคม – http://cms575.bps.in.th/group13/on-friction

Technological Solutions, Inc. – https://www.ducksters.com/science/friction.php


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ: แรงและการเคลื่อนที่

เรื่องแนะนำ

พืชใบเลี้ยงเดี่ยว (Monocotyledon)

พืชใบเลี้ยงเดี่ยว สามารถจัดจำแนกได้จากหลายลักษณะ ทั้งลักษณะกายภาพภายนอก ลักษณะของท่อลำเลียง และระบบราก ในการจัดหมวดหมู่พืช เกณฑ์ที่ใช้สามารถแสดงถึงสายสัมพันธ์ของพืชได้อย่างใกล้ชิดที่สุด คือ การจำแนกตามระบบสืบพันธุ์ ทำให้พืชพรรณทั้งหลาย สามารถแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ ได้แก่ พืชมีดอกและพืชไม่มีดอก โดยในกลุ่มพืชมีดอกนั้น ยังสามารถจำแนกออกเป็น 2 กลุ่มย่อย ได้แก่ พืชใบเลี้ยงเดี่ยว และพืชใบเลี้ยงคู่ นิยามของพืชใบเลี้ยงเดี่ยว (Monocotyledon หรือ Liliopsida) คือ พืชที่มีใบเลี้ยงเพียงใบเดียว เมื่อเมล็ดพันธุ์เริ่มงอก มีการเจริญเติบโตของลำต้นส่วนใหญ่อยู่ใต้พื้นดิน มีระบบรากเป็นรากฝอย ซึ่งเมื่อพืชใบเลี้ยงเดี่ยวเจริญเติบโตเต็มที่แล้ว ตามบริเวณลำต้นจะเกิดข้อและปล้องขึ้นชัดเจน โดยที่ภายในลำต้นจะมีกลุ่มเนื้อเยื่อลำเลียงกระจัดกระจายอยู่อย่างไม่เป็นระเบียบ จึงทำให้พืชใบเลี้ยงเดี่ยวไม่มีการเจริญเติบโตออกทางด้านข้าง ไม่มีกิ่งก้านสาขาเหมือนพืชยืนต้นขนาดใหญ่ทั้งหลาย อ่านเพิ่มเติมเรื่อง การงอกของเมล็ดพืช พืชใบเลี้ยงเดี่ยวส่วนใหญ่ จึงเป็นพืชล้มลุกที่มีอายุสั้น (ราว 1 ปี) มีลักษณะใบเรียวยาวและตั้งตรง โดยมีเส้นใบเรียงตัวกันในแนวขนาน และมีจำนวนใบเรียงตัวกันเป็นเลขคี่หรือใบเดี่ยว ส่วนของกลีบดอกจะมีจำนวน 3 กลีบ หรือเท่าทวีคูณของ 3 ขึ้นไป ตัวอย่างพืชใบเลี้ยงเดี่ยวที่สำคัญ พืชใบเลี้ยงเดี่ยวบนโลกมีมากถึง 67,000 […]

ทำไมอัณฑะสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิดอยู่ในร่างกาย?

ย้อนกลับไปในอดีตบรรพบุรุษของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เติบโตในรกมีอัณฑะอยู่นอกร่างกาย แต่แล้วสัตว์กลุ่มหนึ่งกลับวิวัฒนาการให้กล่องดวงใจกลับเข้าไปอยู่ข้างใน

รู้ได้อย่างไรว่าลิงตัวไหนอยากกัดคุณ?

เรื่อง ซาร่า กิบเบนส์ ด้วยความที่เป็นญาติใกล้ชิดที่สุดของมนุษย์ ไพรเมตบางชนิดมีพฤติกรรมที่คล้ายคลึงกับพวกเรา อย่างไรก็ตามการแปลความหมายที่เกิดขึ้นของสีหน้านั้น อาจนำไปสู่ความเข้าใจผิด และนำมาซึ่งภัยคุกคามต่อทั้งมนุษย์ และลิงได้ ผลการศึกษาใหม่จากมหาวิทยาลัยลินคอล์นพบว่า ยิ่งมนุษย์พยายามที่จะเดาความหมาย ของท่าทางที่ลิงบาร์บารี หรือลิงกังแสดงออกมามากเท่าไหร่ พวกเขาก็ยิ่งคาดเดาได้ผิดมากเท่านั้น โดย Laëtitia Maréchal หนึ่งในผู้วิจัย เชื่อว่าสาเหตุเป็นเพราะมนุษย์เราตีความท่าทางของสัตว์เอาโดยใช้ลักษณะของมนุษย์เองเป็นหลัก “บรรดานักท่องเที่ยวมักชอบคิดว่าท่าทางที่ลิงกังแสดงออกมานั้น พวกมันกำลังส่งจูบอยู่ และพวกเขาก็ส่งจูบกลับเป็นการตอบสนอง”เธอกล่าว ซึ่งในทางกลับกันท่าทางดังกล่าวเป็นสัญญาณเตือนจากพวกมันไม่ให้มนุษย์เข้ามาใกล้ ในการศึกษาเธอแบ่งผู้เข้าร่วมการทดลองทางออนไลน์ออกเป็น 3 กลุ่ม หนึ่งคือกลุ่มคนที่เคยทำงานร่วมกับสัตว์มาก่อนเป็นเวลาอย่างน้อย 2 เดือน สองคือกลุ่มคนที่เคยชมภาพถ่ายการแสดงสีหน้าของลิงมาก่อน และสุดท้ายกลุ่มที่ไม่เคยพบเห็นลิงตัวเป็นๆมาก่อนในชีวิต หลังให้พวกเขาชมภาพถ่าย ผลการศึกษาพบว่าผู้เข้าร่วมทุกคนนั้นตีความสัญญาณที่ส่งออกมาผิดพลาด กลุ่มที่มีความเชี่ยวชาญและทำงานร่วมกับสัตว์นั้น มีอัตราความผิดพลาดไม่เกิน 7% ในกลุ่มที่สองที่เคยชมภาพนั้นความผิดพลาดอยู่ที่ 20%และกลุ่มสุดท้ายผิดพลาดสูงถึง 40% นอกจากนั้น Maréchal ยังระบุว่าในการตีความไพรเมตอื่นๆอย่าง อุรังอุตัง และชิมแปนซี มนุษย์ก็มักจะตีความผิดในทำนองเดียวกัน “ถ้าลิงทำสีหน้าที่ดูเหมือนยิ้ม นั้นแปลว่ามันกำลังไม่ไว้วางใจ” เธอกล่าว “คุณอาจจะเคยเห็นภาพของลิงชิมแปนซียิ้มบนการ์ดวันเกิดแต่จริงๆแล้วมันคือสีหน้าของความทุกข์ตรม” ทั้งนี้ทางคณะนักวิจัยคาดหวังว่าการศึกษาครั้งนี้ จะมีประโยชน์สำหรับบรรดานักท่องเที่ยวในสวนสัตว์เปิด เพื่อป้องกันพวกเขาจากความเสี่ยงในการถูกลิงทำร้ายได้ แม้ว่าในตามธรรมชาติแล้วลิงกังจะเป็นสัตว์ที่ไม่ดุร้าย และจะตอบสนองหากถูกทำร้ายก่อนก็ตาม Agustín […]

มื้อสุดท้ายของมนุษย์เอิตซี ที่มีชีวิตอยู่เมื่อ 5,300 ปีก่อน

นักวิทยาศาสตร์ใช้เวลากว่า 20 ปี กว่าจะหากระเพาะอาหารของมนุษย์เอิตซี (Ötzi) พบ และตอนนี้พวกเขาทราบแล้วว่าอะไรคืออาหารมื้อสุดท้ายของมัมมี่น้ำแข็งที่เคยมีชีวิตอยู่เมื่อ 5,300 ปีก่อน