แรงเสียดทาน

[padchapoom]

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.do_apps.catalog_763

กลศาสตร์ดั้งเดิม F → = m a → {\displaystyle {\vec {F}}=m{\vec {a}}}
กฎข้อที่สองของนิวตัน

• ประวัติศาสตร์
• เส้นเวลา

สาขา

• จลนศาสตร์
• ท้องฟ้า
• ประยุกต์
• พลศาสตร์
• ภาวะต่อเนื่อง
• สถิตยศาสตร์

แนวคิดมูลฐาน

• ความเร่ง
• โมเมนตัมเชิงมุม
• แรงคู่ควบ
• หลักการดาล็องแบร์
• พลังงาน
  • จลน์
  • ศักย์
• แรง
• กรอบอ้างอิง
• กรอบอ้างอิงเฉื่อย
• การดล
• ความเฉื่อย / โมเมนต์ความเฉื่อย
• มวล
• กำลัง
• งาน
• โมเมนต์
• โมเมนตัม
• ปริภูมิ
• อัตราเร็ว
• เวลา
• ทอร์ก
• ความเร็ว
• งานเสมือน

การกำหนดกฎ

• กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

• Analytical mechanics

  กลศาสตร์แบบลากรางจ์
  กลศาสตร์แฮมิลตัน
  Routhian mechanics
  Hamilton–Jacobi equation
  Appell's equation of motion
  Udwadia–Kalaba equation

หัวข้อที่สำคัญ

• Damping ( ratio)

• การกระจัด

• Equations of motion

• Euler's laws of motion

• แรงเทียม

• แรงเสียดทาน

• Harmonic oscillator

• กรอบอ้างอิงเฉื่อย / Non-inertial reference frame

• Mechanics of planar particle motion

• การเคลื่อนที่ ( linear)

• กฎความโน้มถ่วงสากล

• กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

• ความเร็วสัมพัทธ์

• วัตถุแข็งเกร็ง

  • dynamics
  • Euler's equations

• การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย

• Vibration

การเคลื่อนที่แบบหมุน

• การเคลื่อนที่แบบวงกลม

• Rotating reference frame

• แรงสู่ศูนย์กลาง

• แรงหนีศูนย์กลาง

  • reactive

• Coriolis force

• Pendulum

• Tangential speed

• Rotational speed

• ความเร่งเชิงมุม / การกระจัดเชิงมุม / ความถี่เชิงมุม / ความเร็วเชิงมุม

นักวิทยาศาสตร์

• กาลิเลโอ

• นิวตัน

• เคปเลอร์

• ฮอร์รอกส์

• ฮัลเลย์

• ออยเลอร์

• ดาล็องแบร์

• แกลโร

• ลากร็องฌ์

• ลาปลัส

• แฮมิลตัน

• Poisson

• Daniel Bernoulli

• Johann Bernoulli

• Cauchy

• ด

• ค

แรงเสียดทาน หรือ ความเสียดทาน (อังกฤษ: friction)
เป็นแรงที่ต้านการเคลื่อนที่เชิงสัมพัทธ์ของพื้นผิวที่เป็นแข็ง ชั้นของเหลว
และองค์ประกอบของวัตถุที่ไถลในทิศทางตรงกันข้ามซึ่งกันและกัน
แรงเสียดทานแบ่งได้หลายประเภท ได้แก่

• แรงเสียดทานชนิดแห้ง ต้านการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของ พื้นผิว
  ของของแข็งที่สัมผัสกัน แรงเสียดทานชนิดแห้งแบ่งออกเป็น แรงเสียดทานสถิต
  ระหว่างพื้นผิวที่ไม่มีการเคลื่อนที่ และ แรงเสียดทานจลน์
  ระหว่างพื้นผิวที่กำลังเคลื่อนที่

• แรงเสียดทานในของไหล อธิบายแรงเสียดทานระหว่างชั้นของของไหลที่มีความหนืด
  ซึ่งเคลื่อนที่สัมพันธ์ซึ่งกันและกัน

• แรงเสียดทานหล่อลื่น เป็นกรณีของแรงเสียดทานในของไหล
  ที่มีสารหล่อลื่นแทรกระหว่างสองพื้นผิวที่เป็นของแข็ง

• แรงเสียดทานที่ผิว เป็นองค์ประกอบของ แรงต้าน
  แรงต่อต้านการเคลื่อนที่โดยของไหลเข้าไปขวางบนทั่วทั้งพื้นผิวของวัตถุ

• แรงเสียดทานภายใน เป็นแรงที่ต้านการเคลื่อนที่ระหว่างส่วนประกอบต่าง ๆ
  ภายในที่ทำขึ้นเป็นวัตถุที่เป็นของแข็ง ขณะที่วัตถุนั้นเกิด การเปลี่ยนรูป

ภาพรวม

ไฟล์:Example Friction.gif
แรงเสียดทาน (friction) มีทิศตรงข้ามกับแรงที่กระทำกับวัตถุเสมอ

แรงเสียดทาน คือแรงที่ต้าน การเคลื่อนที่เชิงสัมพัทธ์
หรือแนวโน้มของการเคลื่อนที่ดังกล่าว ของ พื้นผิว สองอย่างที่สัมผัสกัน
มักจะเกิดตรงข้ามกับแรงที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่เสมอ ผิวหน้าสัมผัส
จึงช่วยลดแรงเสียดทานได้

โดยขนาดของแรงเสียดทานจะมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับ

• แรงหรือน้ำหนักที่กดลงไปบนพื้นผิวสัมผัส ซึ่งแรงนี้จะตั้งฉากกับผิวสัมผัส
  ถ้าแรงกดทับนี้มาก แรงเสียดทานก็จะมีค่ามากด้วย
• ลักษณะของผิวสัมผัสนั้น ๆ ถ้าผิวสัมผัสนั้นเรียบลื่น แรงเสียดทานก็จะมีค่าน้อย
  ถ้าผิวสัมผัสหยาบหรือขรุขระ แรงเสียดทานก็จะมีค่ามาก

ลักษณะของแรงเสียดทาน

1.แรงเสียดทานนั้นไม่ขึ้นกับจำนวนพื้นที่ผิวสัมผัส

2.แรงเสียดทานนั้นไม่ขึ้นกับความเร็วที่วัตถุเคลื่อนที่
และยังมีทิศตรงข้ามการเคลื่อนที่ของวัตถุ

3.แรงเสียดทานขึ้นอยู่กับแรงที่วัตถุกดพื้นในแนวที่ตั้งฉากหรือแรงปฏิกิริยาของพื้นในแนวที่ตั้งฉาก

4.แรงเสียดทานขึ้นกับพื้นผิวสัมผัส เช่น เรียบหรือขรุขระ

ชนิดของแรงเสียดทาน

แรงเสียดทานแบ่งได้ 2 ชนิด คือ

• แรงเสียดทานสถิต (static friction) คือ
  แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในขณะที่มีแรงมากระทำต่อวัตถุแล้ววัตถุยังอยู่นิ่งกับที่
  ซึ่งจะมีค่าตั้งแต่ศูนย์จนถึงค่ามากที่สุด
  ซึ่งค่าที่มากที่สุดจะเกิดขณะที่วัตถุเริ่มจะเคลื่อนที่
• แรงเสียดทานจลน์ (kinetic friction) คือ
  แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในขณะที่มีแรงมากระทำต่อวัตถุแล้ววัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่
  โดยแรงเสียดทานจลน์จะมีค่าน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิต

การลดแรงเสียดทาน

• การใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น ล้อ บุช และตลับลูกปืน
  • ล้อ เป็นสิ่งจำเป็นมากสำหรับยานพาหนะทางบก
    เพราะสามารถลดแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัส
  • บุช เป็นโลหะทรงกระบอกกลวง ผิวเรียบ ลื่นทั้งสองด้าน
  • ตลับลูกปืน ลักษณะเป็นลูกเหล็กกลมอยู่ในเบ้าที่รองรับ ผวเรียบลื่นและกลิ้งได้
    ทำให้วงแหวนทั้งสองหมุนได้รอบตัว
    เครื่องจักรแทบทุกชนิดจะต้องมีตลับลูกปืนใส่ในแกนหมุนของเครื่องยนต์
• การใช้น้ำมันหล่อลื่นบริเวณข้อต่อ จุดหมุน และผิวหน้าสัมผัสต่าง ๆ
• การลดแรงกดระหว่างผิวสัมผัส เช่น ลดจำนวนสิ่งของที่บรรทุกให้น้อยลง
  ทำให้การลากวัตถุให้เคลื่อนที่ด้วยแรงดึงน้อยลง

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

ข้อดีของแรงเสียดทาน

แม้ว่าแรงเสียดทานจะทาให้สิ้นเปลืองพลังงานมากในการทำให้วัตถุเคลื่อนที่
แต่ในบางกรณีแรงเสียดทานก็มีประโยชน์ต่อการเคลื่อนที่ของยานพาหนะ เช่น

• ขณะที่รถแล่น จะต้องมีแรงเสียดทานระหว่างล้อกับถนน
  เพื่อทำให้รถเคลื่อนที่ไปได้ตามทิศทางที่ต้องการ
• ยางรถยนต์ที่จำเป็นต้องมีดอกยางเป็นลวดลาย
  เพื่อรีดน้ำขณะพื้นผิวเปียกไม่ให้คั่นระหว่างผิวสัมผัสระหว่างถนนกับยางจนทำให้แรงเสียดทานระหว่างล้อกับถนนหายไปจนลื่น
• ขณะหยุดรถหรือเบรกให้รถหยุดหรือแล่นช้าลง จะต้องเกิดแรงเสียดทาน
  เพื่อทำให้ล้อหยุดหมุนหรือหมุนช้าลง

ข้อเสียของแรงเสียดทาน

แรงเสียดทานทำให้วัตถุเคลื่อนที่ช้า
จึงต้องใช้แรงมากขึ้นเพื่อเอาชนะแรงเสียดทานทำให้สิ้นเปลืองพลังงานมาก

การเพิ่มและลดแรงเสียดทาน

การลดแรงเสียดทาน ทำได้หลายวิธี ดังนี้

1. การใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น ล้อ บุช และตลับลูกปืน

• ล้อ เป็นสิ่งจำเป็นมากสำหรับยานพาหนะทางบก
  เพราะสามารถลดแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัส
• บุช เป็นโลหะทรงกระบอกกลวง ผิวเรียบ ลื่นทั้งสองด้าน
• ตลับลูกปืน ลักษณะเป็นลูกเหล็กกลมอยู่ในเบ้าที่รองรับ ผิวเรียบลื่นและกลิ้งได้
  ทำให้วงแหวนทั้งสองหมุนได้รอบตัว
  เครื่องจักรแทบทุกชนิดจะต้องมีตลับลูกปืนใส่ในแกนหมุนของเครื่องยนต์

2. การใช้น้ำมันหล่อลื่นบริเวณข้อต่อ จุดหมุน และผิวหน้าสัมผัสต่าง ๆ

3. การลดแรงกดระหว่างผิวสัมผัส เช่น ลดจำนวนสิ่งของที่บรรทุกให้น้อยลง
   ทาให้การลากวัตถุให้เคลื่อนที่ด้วยแรงดึงน้อยลง

4. การทำให้ผิวสัมผัสเรียบลื่น เช่น การใช้ถุงพลาสติกหุ้มถุงทราย
   พื้นถนนที่เปียกจะลื่นกว่าพื้นถนนที่แห้ง

การเพิ่มแรงเสียดทาน

แม้ว่าแรงเสียดทานจะทาให้สิ้นเปลืองพลังงานมากในการทำให้วัตถุเคลื่อนที่
แต่ในบางกรณีแรงเสียดทานก็มีประโยชน์ต่อการเคลื่อนที่ของยานพาหนะ เช่น

1. ขณะที่รถแล่น จะต้องมีแรงเสียดทานระหว่างล้อกับถนน
   เพื่อทำให้รถเคลื่อนที่ไปได้ตามทิศทางที่ต้องการ

2. ยางรถยนต์ที่จำเป็นต้องมีดอกยางเป็นลวดลาย
   เพื่อรีดน้ำขณะพื้นผิวเปียกไม่ให้คั่นระหว่างผิวสัมผัสระหว่างถนนกับยางจนทำให้แรงเสียดทานระหว่างล้อกับถนนหายไปจนลื่น

3. ขณะหยุดรถหรือเบรกให้รถหยุดหรือแล่นช้าลง จะต้องเกิดแรงเสียดทาน
   เพื่อทำให้ล้อหยุดหมุนหรือหมุนช้าลง

4. การเดิน การวิ่ง ต้องการแรงเสียดทานมาช่วยในการเคลื่อนที่ ดังนั้น
   จึงควรใส่รองเท้าพื้นยาง ไม่ควรใส่รองเท้าพื้นไม้
   เพราะรองเท้าพื้นยางให้แรงเสียดทานกับพื้นทางเดินได้มากกว่าพื้นรองเท้าที่เป็นไม้
   ทำให้เดินได้ง่ายกว่าและเร็วกว่าโดยไม่ลื่นไถล นอกจากนี้พื้นรองเท้าต้องมีลวดลาย
   เพื่อเพิ่มแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัส

[yosifkit]

Looks like spam