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

กลุ่มดาวหมีใหญ่ (Ursa Major)

กลุ่มดาวหมีใหญ่ เรื่องเล่า ตำนาน และความจริงเกี่ยวกับกลุ่มดาวที่พบเห็นได้ง่ายที่สุด กลุ่มดาวหมีใหญ่ (Ursa Major) หรือที่คนไทยรู้จักกันในนามของ “กลุ่มดาวจระเข้” เป็นกลุ่มของดาวฤกษ์ที่พบเห็นได้ง่ายที่สุดในบรรดากลุ่มดาวสากล (Constellations) ทั้ง 88 กลุ่มของโลก เนื่องจากมีขนาดใหญ่ที่สุดในกลุ่มดาวทางฝั่งซีกฟ้าเหนือและใหญ่เป็นลำดับที่ 3 ของกลุ่มดาวทั้งหมดในน่านฟ้าโลก กลุ่มดาวหมีใหญ่มีขนาดเป็นรองเพียงกลุ่มดาวงูไฮดรา (Hydra) และกลุ่มดาวหญิงพรหมจารี (Virgo) หรือกลุ่มดาวราศีกันย์ในฝั่งซีกฟ้าใต้ โดยครอบคลุมพื้นที่ราว 1,280 ตารางองศา หรือคิดเป็นร้อยละ 3.10 ของทรงกลมท้องฟ้า (Celestial sphere) ทั้งหมด นอกจากนี้ กลุ่มดาวหมีใหญ่ยังเป็นกลุ่มดาวที่สามารถพบเห็นได้ตลอดทั้งปี และจะปรากฏขึ้นชัดเจนที่สุดบนท้องฟ้าช่วงค่ำในฤดูใบไม้ผลิของทางฝั่งซีกโลกเหนือ ซึ่งผู้ที่อาศัยอยู่ทางฝั่งซีกโลกใต้มีโอกาสพบเห็นกลุ่มดาวหมีใหญ่ได้เช่นเดียวกัน แต่กลุ่มดาวที่ปรากฏอาจไม่ชัดเจน หรือโดดเด่นเท่ากับการมองจากฝั่งซีกโลกเหนือ อ่านเพิ่มเติม : การกำเนิดดาวสฤกษ์ในระบบสุริยะ  องค์ประกอบของกลุ่มดาวหมีใหญ่ กลุ่มดาวหมีใหญ่เป็นกลุ่มดาวที่มีชื่อเสียงและเป็นที่รู้จักอย่างมาก เนื่องจากดาวฤกษ์ที่สว่างจ้า 7 ดวง เรียงตัวกันเป็นรูปกระบวย หรือที่เรียกกันว่า ดาวกระบวยใหญ่ (Big Dipper) เป็นส่วนหนึ่งในองค์ประกอบของกลุ่มดาว โดยที่ดาวฤกษ์ทั้ง 7 ดวงนี้ ไม่ได้เป็น […]

ความรู้ประจำวัน : ลงจอดยานบนดาวอังคารไม่ใช่เรื่องง่าย

จินตนาการว่าคุณมีโอกาสได้ไปสำรวจดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง คุณจะลงจอดตรงไหน? ที่ดาวอังคารหุ่นยนต์สำรวจช่วยเราไขคำตอบเกี่ยวกับดาวเคราะห์ดวงนี้มากมาย ว่าแต่ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์รู้ได้อย่างไร ว่าบริเวณไหนที่ควรสำรวจเพื่อให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับดาวอังคารมากที่สุด Bethany Ehlmann นักธรณีวิทยาดาวเคราะห์ไขข้อข้องใจนี้ให้ฟังว่า เกณฑ์ในการพื้นที่ลงจอดประกอบไปด้วยความปลอดภัย, ข้อมูลประเภทไหนที่เราต้องการ และวิธีการลงจอด ยกตัวอย่างในการจะหาคำตอบว่าเหตุใดดาวอังคารทีเคยมีมหาสมุทรจึงกลายเป็นดาวเคราะห์แห้งเหือดเช่นในปัจจุบัน ทีมนักวิทยาศาสตร์อาจเลือกที่จะลงจอดยานสำรวจของพวกเขาลงในแอ่งทะเลสาบโบราณหรืออดีตภูเขาไฟ พื้นที่พิเศษเหล่านี้จะช่วยให้พวกเขาได้ข้อมูลที่มากขึ้น แน่นอนว่าไม่มีถูกมีผิดในงานวิทยาศาสตร์และทุกย่างก้าวของการสำรวจ ช่วยให้เราเรียนรู้เกี่ยวกับดาวเคราะห์สีแดงนี้มากยิ่งขึ้น   อ่านเพิ่มเติม : ความรู้ประจำวัน : มหาสมุทรบนดาวอังคารหายไปไหน?, สำรวจชีวิตบนดาวอังคารแบบ 360 องศา