แรงเสียดทาน (frictional force) คือ แรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุซึ่งเกิดขึ้นระหว่างผิววัตถุกับพื้นที่

สัมผัสและมีทิศตรงกันข้ามกับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุเสมอ แรงเสียดทานแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ


1. แรงเสียดทานสถิตเป็นแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในขณะที่วัตถุอยู่นิ่งจนถึงเริ่มต้นเคลื่อนที่ มีความสัมพันธ์

    ตามสมการ  

= แรงเสียดทานสถิต หน่วยเป็นนิวตัน

= แรงปฏิกิริยาในแนวตั้งฉากกับผิวสัมผัส หน่วยเป็นนิวตัน

 เรียกว่า สัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต ไม่มีหน่วย


2. แรงเสียดทานจลน์เป็นแรงเสียดทานขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ซึ่งจะมีค่าน้อยกว่าแรง

    เสียดทานสถิต มีความสัมพันธ์ตามสมการ

= แรงเสียดทานจลน์ หน่วยเป็นนิวตัน

= แรงปฏิกิริยาในแนวตั้งฉากกับผิวสัมผัส หน่วยเป็นนิวตัน

 เรียกว่า สัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์ ไม่มีหน่วย


กราฟแรงเสียดทาน

เมื่อออกแรง F กระทำกับวัตถุ วัตถุยังคงอยู่นิ่งไม่ขยับเพราะมีแรงเสียดทานสถิต ต้านอยู่

แต่เมื่อออกแรงมากขึ้นเรื่อยๆจนกระทั่งแรง F มีค่าเท่ากับ

วัตถุจะอยู่ในสภาพกำลังจะเคลื่อนที่ซึ่งเป็นจุดที่มีแรงเสียดทานสูงสุด (ที่ตำแหน่งA)

และเมื่อเราออกแรงมากขึ้นวัตถุจะเคลื่อนที่โดยมีแรงเสียดจลน์ เกิดขึ้น แต่จะมีค่าน้อยกว่า


ลักษณะของแรงเสียดทาน

1. ไม่ขึ้นกับจำนวนพื้นที่ผิวสัมผัส

2. ไม่ขึ้นกับความเร็วที่วัตถุเคลื่อนที่ และมีทิศตรงข้ามการเคลื่อนที่ของวัตถุ

3. ขึ้นอยู่กับแรงที่วัตถุกดพื้นในแนวตั้งฉาก หรือ แรงปฏิกิริยาของ พื้นในแนวตั้งฉาก

4. ขึ้นกับพื้นผิวสัมผัส เช่น ขรุขระ หรือเรียบ

5. สำหรับผิวสัมผัสคู่หนึ่ง มีค่ามากกว่า เสมอ


ตัวอย่างประโยชน์ของแรงเสียดทาน

1. ทำให้ยานพาหนะเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ต้องการได้ เช่น ในขณะที่รถแล่น ล้อกับถนนต้องมีแรงเสียดทาน

    ถ้าไม่มีแรงเสียดทานรถจะแล่นไม่ได้ ล้อรถจะหมุนอยู่กับที่

2. แรงเสียดทานช่วยไม่ให้รถลื่นโดยเฉพาะเวลาฝนตก

3. ยานพาหนะแต่ละชนิด ต้องมีทั้งการลดแรงเสียดทานในอุปกรณ์บางส่วนและเพิ่มแรงเสียดทานในบางส่วน

    เพื่อให้ยานพาหนะมีประสิทธิภาพและปลอดภัย เช่น รถ เรือ หรือเครื่องบิน ต้องให้หัวแหลมเพื่อลด

    ความเสียดทานของอากาศหรือน้ำ

 

การเคลื่อนที่ของวัตถุบนพื้นเอียงที่มีความเสียดทาน

ถ้าวัตถุอยู่บนพื้นเอียงแล้ววัตถุลื่นไถลลงมาตามพื้นเอียงด้วย ความเร็วคงที่

มุมที่พื้นระนาบเอียงกระทำกับแนวระดับ คือ มุมของความเสียดทาน

โดยแบ่งออกเป็น  คือ มุมที่พื้นระนาบเอียงกระทำกับแนวระดับขณะที่วัตถุกำลังจะเริ่มเคลื่อนที่

  คือ มุมที่พื้นระนาบเอียงกระทำกับแนวระดับขณะที่วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว



เมื่อวัตถุอยู่บนพื้นเอียงจะมีแรงเนื่องจากน้ำหนักของวัตถุ (mg) แรงเสียดทาน(f) และแรงที่พื้นเอียงกระทำกับ

วัตถุ(N) หากแตกแรง mg แล้ว เราจะหาความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณต่างๆในขณะที่วัตถุกำลังจะเริ่มเคลื่อนที่ได้ดังนี้


ในลักษณะเดียวกัน ขณะที่วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ เราสามารถหาค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์ได้จากสมการ



ข้อมูลอ้างอิง

1. http://202.143.164.22/budda/physics%204-3.htm

2. http://www.chomromdek.com/joe/Math02.htm

3. http://physics.science.cmu.ac.th/courses/207105/Lecture.html

4. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ, หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐาน  
และเพิ่มเติม ฟิสิกส์ เล่ม 1 , โรงพิมพ์คุรุสภาลาดพร้าว, พิมพ์ครั้งที่สี่ พ.ศ. 2550

5. คณาจารย์แม็ค, Compact ฟิสิกส์ ม.4, บริษัท สำนักพิมพ์แม็ค จำกัด, พ.ศ. 2551

 
     
© สำนักเทคโนโลยีเพื่อการเรียนการสอน สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน กระทรวงศึกษาธิการ