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

กลายร่างเป็นหิน

เรื่อง ไมเคิล เกรชโค ภาพถ่าย โรเบิร์ต คลาร์ก วันที่ 21 มีนาคม ปี 2011 ชอว์น ฟังก์ พนักงานควบคุมเครื่องจักรขนาดใหญ่ กำลังขุดดิน โดยไม่ได้เฉลียวใจเลยว่า อีกไม่ช้าเขาจะได้พบกับมังกร วันจันทร์นั้นเริ่มต้นเหมือนวันอื่นๆที่เหมืองมิลเลนเนียม เหมืองเปิดขนาดยักษ์ ห่างจากเมืองฟอร์ตแมกเมอร์เรย์ รัฐแอลเบอร์ตา ประเทศแคนาดา ไปทางเหนือราว 27 กิโลเมตร ดำเนินงานโดยบริษัทพลังงานชื่อซันคอร์ ในช่วง 12 ปีของ การทำงาน ฟังก์เคยพบไม้กลายเป็นฟอสซิล และบางครั้งก็ตอไม้กลายเป็นหิน แต่ไม่เคยพบซากสัตว์เลย ส่วนซากไดโนเสาร์นั้นยิ่งไม่ต้องพูดถึง แต่ราวบ่ายโมงครึ่ง มือขุดของรถขุดดินตักอะไรได้บางอย่างที่แข็งกว่าหินในบริเวณนั้นมาก ก้อนสีแปลกๆหลุดออกจากดินที่ขุด กลิ้งหลุนๆลงไปยังคันดินเบื้องล่าง ภายในไม่กี่นาที ฟังก์กับหัวหน้าของเขาชื่อ ไมก์ แกรตตัน เริ่มสงสัยว่าก้อนหิน  สีน้ำตาลเข้มเหล่านั้นเป็นเศษไม้ที่กลายเป็นฟอสซิลหรือเป็นซี่โครงกันแน่ “ทันใดนั้นไมก์พูดประมาณว่า ‘เราต้องเอานี่ไปตรวจดูซะหน่อยแล้ว’ ” ฟังก์เล่าไว้ในการสัมภาษณ์ครั้งหนึ่งเมื่อปี 2011 “เป็นอะไรที่เราไม่เคยเห็นมาก่อนอย่างแน่นอนครับ” เกือบหกปีต่อมา ผมไปเยือนห้องปฏิบัติการเตรียมฟอสซิลที่พิพิธภัณฑ์รอยัลไทร์เรลล์ ซึ่งตั้งอยู่ในบริเวณภูมิประเทศแบดแลนด์ที่ลมพัดจัดของรัฐแอลเบอร์ตา ผมสนใจกองหินหนัก 1.1 […]

นากโบราณขนาดเท่าหมาป่า มีแรงกัดมหาศาล

เรื่อง เจสัน จี.โกลด์แมน เมื่อ 6 ล้านปีก่อน นากน้ำหนักประมาณร้อยปอนด์เที่ยวเดินด้อมๆ มองๆ อยู่ตามพื้นที่ชุ่มน้ำที่ซึ่งปัจจุบันคือทางตะวันตกเฉียงใต้ของจีน แตกต่างจากนากในปัจจุบันที่ใช้ก้อนหินทุบเปลือกหอยเม่นตามอ่าวแปซิฟิกทางตอนเหนือของอเมริกาหรือในเอเชีย สิ่งมีชีวิตโบราณเหล่านี้ทำลายเปลือกหอยด้วยกรามอันแข็งแรงของพวกมัน ขอเชิญพบกับ  Siamogale melilutra บรรพบรุษของนากที่ถูกค้นพบในมณฑลยูนนานของจีน และเรื่องราวของมันเพิ่งจะถูกเปิดเผยเมื่อต้นปี 2017 ที่ผ่านมา ในผลการศึกษาใหม่ ทีมนักวิจัยตรวจสอบฟอสซิลขากรรไกรของมัน และตั้งข้อสันนิษฐานว่าพวกมันอาจเป็นนักล่ากลุ่มสุดท้ายจากปลายยุคไมโอซีน ที่มีขากรรไกรแข็งแรงสำหรับการบดเคี้ยว ซึ่งช่วยให้มันล่าอาหารได้หลากหลายมากขึ้น “เราคิดว่ามันอาจล่าพวกสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่มีเปลือก แต่ระดับความสามารถในการหาอาหารของพวกมันขณะนี้ เรามองเห็นแค่ความเป็นไปได้จากนากที่ยังมีชีวิตอยู่ในปัจจุบันเท่านั้น” Z. Jack Tseng หัวหน้าการวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐนิวยอร์ก เมืองบัฟฟาโลกล่าว การค้นพบครั้งนี้ไม่เพียงแต่ฉายให้เห็นวิถีชีวิตของนากโบราณ แต่ยังช่วยไขปริศนาของพฤติกรรมนากในปัจจุบันด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งการที่มันรู้จักใช้สิ่งของตามธรรมชาติมาเป็นเครื่องมือ ปัจจุบันนากถูกแบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม คือกลุ่มที่กินพวกสัตว์มีเปลือกอย่างปู, หอย, เม่นทะเล และพวกที่ล่าปลาเป็นอาหาร ในการจะเข้าใจการหากินของ Siamogale เจ้านากโบราณที่เคยมีชีวิตอยู่บนโลกนี้ Tseng และทีมงานของเขารวบรวมขากรรไกรและกระโหลกของนากจำนวน 10 ใน 13 สายพันธุ์ที่ยังมีชีวิตอยู่ เพื่อสร้างแบบจำลอง 3 มิติของนากโบราณขึ้นมาใหม่จากฟอสซิลของขากรรไกร เมื่อกล้ามเนื้อขากรรไกรขยับ พลังงานจะถูกส่งผ่านมายังกระดูกและฟัน […]

แมงดาทะเล (Horseshoe Crab)

แมงดาทะเล สัตว์ที่แทบไม่เปลี่ยนแปลงรูปร่างไปจากบรรพบุรุษ แมงดาทะเล (Horseshoe Crab) คือสัตว์ทะเลชนิดหนึ่งซึ่งในทางชีววิทยามักถูกเรียกรวมกับแมงมุม เห็บ กุ้ง ปู กิ้งกือ ตะขาบ และแมลงชนิดต่าง ๆ เรียกรวมว่า “สัตว์ขาข้อ” (Arthropod) ที่ไม่มีกระดูกสันหลัง (Invertebrate) ในไฟลัมอาร์โทรโพดา (Arthropoda) โดยแมงดาทะเลถูกจัดจำแนกอยู่ในหมวดชั้น (Class) เมอโรสโตมาตา (Merostomata) หรือกลุ่มแมงดา แมงดาทะเลนับเป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์ที่ยังคงดำรงอาศัยอยู่บนโลก ณ เวลานี้ จากการถือกำเนิดขึ้นเป็นครั้งแรกเมื่อกว่า 400 ล้านปีมาแล้ว ในปัจจุบัน โลกของเราเหลือแมงดาทะเลอยู่เพียง 4 ชนิด มี 2 ชนิดที่อาศัยอยู่ตามพื้นที่ชายฝั่งทะเลของประเทศไทย และอีก 2 ชนิด อาศัยอยู่ในพื้นที่มหาสมุทรแอตแลนติกและมหาสมุทรอินเดีย-แปซิฟิก แมงดาทะเลเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีวิวัฒนาการมายาวนาน แต่โครงสร้าง รูปร่างทางสรีรวิทยา และรูปลักษณ์ภายนอกของพวกมัน ไม่ได้มีการเปลี่ยนแปลงไปจากบรรพบุรุษของแมงดาทะเลทั้งหลายมากนัก โครงสร้างหลักทางชีววิทยา แมงดาทะเลมีส่วนหัว (Prosoma) และส่วนอก (Opisthosoma) ที่เชื่อมติดกัน มีโครงร่างแข็งภายนอก ลักษณะคล้ายเกือกม้า […]

สิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์ มีจริงหรือ

สัญญาณความเป็นไปได้ที่จะพบ สิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์ ทำให้เกิดการถกเถียงกันอย่างดุเดือด “บางอย่างแปลกๆ กำลังเกิดขึ้น” ในดาวเคราะห์เพื่อนบ้านของเรา แต่ผู้เชี่ยวชาญบางท่านก็กังขาในคุณภาพของข้อมูลเกี่ยวกับ สิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์ เรื่อง NADIA DRAKE อาจมีบางอย่างลอยผ่านกลุ่มเมฆที่ปกคลุมดาวศุกร์ เป็นกลุ่มก๊าซที่มีกลิ่นและติดไฟได้ เรียกว่าฟอสฟีน ซึ่งสามารถทำลายสิ่งมีชีวิตที่อาศัยออกซิเจนเพื่อความอยู่รอด แต่นักวิทยาศาสตร์ที่ประกาศการค้นพบนี้ในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์กล่าวว่า มันอาจเป็นหลักฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลกใบถัดไป เท่าที่มนุษย์ได้ศึกษาเรื่องดาวเคราะห์ อย่างดาวศุกร์และโลก ฟอสฟีนสามารถสร้างได้ด้วยสิ่งมีชีวิตเท่านั้น ทั้งสัตว์ที่มีวิวัฒนาการสูงและจุลินทรีย์ ฟอสฟีนถูกใช้เป็นอาวุธเคมีในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง เป็นสารรมยาทางการเกษตร ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตสารกึ่งตัวนำ และเป็นผลพลอยได้จากห้องทดลองทางเคมี แต่ฟอสฟีนยังสามารถเกิดขึ้นตามธรรมชาติโดยแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนบางชนิด ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ขาดออกซิเจน เช่นหลุมขยะแบบฝังกลบ ที่ลุ่มแม่น้ำที่มีตะกอนทับถม และในทางเดินอาหารของสัตว์ เมื่อต้นปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ Jane Greaves จาก Cardiff University สหราชอาณาจักร คาดการณ์ว่า การค้นพบสารเคมีบนดาวเคราะห์ดวงอื่นอาจบ่งบอกถึงกิจกรรมการเผาผลาญพลังงานของสิ่งมีชีวิตนอกโลก และพวกเขาแนะนำให้เล็งกล้องโทรทรรศน์ที่คมชัดที่สุดในอนาคตไปยังดาวเคราะห์นอกระบบที่อยู่ไกลออกไป เพื่อหาสัญญาณของก๊าซ ตอนนี้ เราอาจจะพบสัญญาณของก๊าซฟอสฟีนบนดาวเคราะห์ใกล้เคียง และเธอได้เผยแพร่ผลงานการค้นพบในวารสาร Nature Astronomy “แน่นอนว่าฉันรู้สึกประหลาดใจทันที ฉันคิดว่ามันเป็นความผิดพลาด แต่ฉันอยากให้มันไม่ใช่เรื่องผิดพลาดเป็นอย่างมาก” Clara Sousa-Silva ผู้ร่วมเขียนงานวิจัย และนักศึกษาหลังปริญญาเอก สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ […]