การ์ดวันปีใหม่

แรงเสียดทาน

แรงเสียดทาน หมายถึง แรงที่ใช้ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ

กำหนดให้วัตถุมวล N มีน้ำหนัก mg วางอยู่บนพื้นราบ ดังรูปโดย N คือ แรงปฏิกิริยาของพื้นที่กระทำต่อวัตถุmg คือ น้ำหนักของวัตถุที่กระทำต่อพื้น (กดลงพื้น)เราสามารถพิจารณาผลที่เกิดขึ้นกับวัตถุได้ในหลายๆ กรณี ดังต่อไปนี้1.เมื่อวัตถุอยู่นิ่ง ไม่มีแรงภายนอกมากระทำให้วัตถุเคลื่อนที่ แรงเสียดทานจะมีค่าเท่ากับศูนย์2.เมื่อมีแรงภายนอกมากระทำ มีผลให้วัตถุเคลื่อนที่ไปทางซ้าย แรงเสียดทานจะมีทิศทางไปทางขวา คือมีทิศตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ และกระทำต่อผิวล่างของวัตถุที่สัมผัสกับพื้น ดังรูป

โดย F แทน แรงที่ใช้ดึงให้วัตถุเคลื่อนที่f แทน แรงเสียดทานถ้าวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสม่ำเสมอจะได้ว่า F = f นั่นคือ แรงภายนอกที่กระทำให้วัตถุเคลื่อนที่จะมีค่าเท่ากับแรงเสียดทาน3.เมื่อมีแรงกระทำกับวัตถุเดิมแต่มีทิศที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปทางขวา แรงเสียดทานจะมีทิศทางไปทางซ้ายคอยต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ โดย F แทน แรงที่ใช้ดึงให้วัตถุเคลื่อนที่f แทน แรงเสียดทาน

ประเภทของแรงเสียดทานแรงเสียดทานแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ1.แรงเสียดทานสถิต (Static Friction) เป็นแรงเสียดทานซึ่งเกิดจากผิววัตถุ 2 ชนิด มาสัมผัสกัน พบว่า แรงเสียดทานที่เกิดจะมีค่าไม่คงที่ จะมีปริมาณเท่ากับแรงที่มากระทำและจะมีค่าสูงสุดเมื่อวัตถุเริ่มเคลื่อนที่2.แรงเสียดทานจลน์ (Kinetic Friction) เป็นแรงเสียดทานที่เกิดกับผิวของวัตถุทั้ง 2 ชนิด ในขณะที่วัตถุกำลังเคลื่อนที่ เช่น การกลิ้งของวัตถุ การลื่นไถลของวัตถุ และการไหลของวัตถุ เป็นต้น

แรงเสียดทานเนื่องจากการกลิ้งของวัตถุและแรงเสียดทานเนื่องจากการลื่นไถลของวัตถุนั้นขนาดของแรงเสียดทานจะขึ้นอยู่กับน้ำหนักของวัตถุ ตัวอย่างเช่น เราสามารถดันรถยนต์ที่เข้าเกียร์ว่างไว้ให้เคลื่อนที่ได้ง่ายกว่าการดันรถบรรทุกขนาดใหญ่ เป็นต้นนอกจากนี้แรงเสียดทานยังขึ้นอยู่กับลักษณะและประเภทของผิวหน้าของพื้นที่วัตถุสัมผัส พื้นผิวหน้าขรุขระจะทำให้เกิดแรงเสียดทานมากกว่าพื้นที่มีผิวหน้าเรียบ ตัวอย่างเช่น แรงเสียดทานบนพื้นทรายมีค่ามากกว่าแรงเสียดทานบนพื้นคอนกรีตที่เป็นทางวิ่งของสเกตบอร์ด ส่วนแรงเสียดทานจะเกิดขึ้นน้อยมาก เมื่อคนดันกล่องไม้ให้เคลื่อนที่บนพื้นที่มีผิวหน้าเรียบแรงเสียดทานเนื่องจากของไหล เช่น น้ำ ลม หรืออากาศ จะเกิดขึ้นเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ข้าม ขวาง หรือผ่านเข้าไปในของไหลหรืออากาศ ตัวอย่างเช่น เมื่อเราถีบรถจักรยานปะทะลม หรือว่ายดำน้ำลงไปยังก้นสระหรือในทะเล ในของไหลนี้แรงเสียดทานของวัตถุจะขึ้นอยู่กับขนาด รูปร่าง และความเร็วของวัตถุด้วย

สัมประสิทธิ์ของความเสียดทานสัมประสิทธิ์ของความเสียดทาน เป็นอัตราส่วนระหว่างแรงที่กระทำให้วัตถุเคลื่อนที่กับแรงที่กดลงบนพื้นผิวสัมผัส นักวิทยาศาสตร์ใช้อักษรมิว เป็นสัญลักษณ์แทน สัมประสิทธิ์ของความเสียดทาน

ใบความรู้ที่ 35

เรื่อง แรงดึงดูดของโลกแรงดึงดูดของโลก

แรงดึงดูดของโลกเป็นแรงที่เกิดจากโลกออกแรงดึงดูดวัตถุต่างๆ ให้ไปยังจุดศูนย์กลางของโลก โดยแรงนี้จะกระทำต่อวัตถุต่างๆ อยู่ตลอดเวลา

น้ำหนัก

วัตถุต่างๆ ที่อยู่บนโลกมีน้ำหนัก ที่กล่าวว่ามีน้ำหนักนั้นเนื่องจาก แรงดึงดูดของโลกดึงดูดวัตถุให้ตกลงมายังพื้นโลก เมื่อกล่าวถึงน้ำหนักก็จะต้องกล่าวถึงมวลด้วย มวลและน้ำหนักไม่ใช่สิ่งเดียวกัน

มวล คือ ปริมาณของสารในวัตถุน้ำหนัก คือ แรงเนื่องจากแรงดึงดูดของโลกที่กระทำต่อวัตถุ

ถาให m1 เปนมวลของวัตถุ

m2 เปนมวลของโลก

R เปนระยะหางจากจุดศูนยกลางโลกถึงวัตถุ

F เปนแรงดึงดูดระหวางมวลของโลกและวัตถุ

จะไดวา F  m1

F  m2

F 

F 

หรือจะไดวา

F =

G คือ คาคงตัวความโนมถวงสากล มีคา 6.67 × 10-11 Nm2/ kg2

นํ้ าหนักของวัตถุชิ้นหนึ่งๆ เมื่อชั่งในบริเวณตางกันจะมีคาตางกัน โดยนํ้ าหนั กของมวล

1 กิโลกรัมที่บริเวณเสนศูนยสูตรมีคาประมาณ 9.78 นิวตัน ในขณะที่นํ้ าหนักของมวล 1 กิโลกรัม

ที่บริเวณขั้วโลกมีคาประมาณ 9.83 นิวตัน

ถ้าวัตถุมีมวลมากแล้ว โลกก็จะต้องออกแรงดึงดูดวัตถุนั้นมากด้วย วัตถุที่มีขนาดใหญ่นั้นก็จะมีน้ำหนักมากตามไปด้วย ในทำนองเดียวกันถ้าวัตถุนั้นมีมวลน้อย โลกก็จะออกแรงดึงดูดวัตถุนั้นน้อย วัตถุที่มีขนาดเบา ก็จะมีน้ำหนักน้อยเช่นกันน้ำหนัก คือแรงเนื่องจากแรงดึงดูดของโลกกระทำต่อวัตถุ ยกตัวอย่างเช่น เมื่อเราแขวนแอบเปิ้ลที่ตะขอของเครื่องชั่งสปริงแบบแขวน น้ำหนักของแอปเปิ้ลจะกรทำต่อสปริง แรงที่เกิดจากน้ำหนักของผลแอบเปิลจะกรทำต่อสปริงทำให้สปริงเปลี่ยนรูปร่างและขนาดได้

มนุษย์รู้จักธรรมชาติของแรงโน้มถ่วงของโลกมาเป็นเวลานานแล้ว และได้พัฒนาเครื่องมือ เครื่องใช้ ตลอดจนอุปกรณ์ต่างๆ ที่จะใช้ประโยชน์จากแรงโน้มถ่วง เช่น การใช้สามเกอตอกเสาเข็มซึ่งต่อมาได้พัฒนามาเป็นปั้นจั่น การใช้ประโยชน์จากการไหลของน้ำจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำไปหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า การเล่นไม้ลื่นหรือกระดานลื่นก็อาศัยน้ำหนักตัวเรา ทำให้เคลื่อนที่ลงมาตามไม้ลื่นได้การพัฒนารูปร่างของยานพาหนะก็ต้องคำนึงถึงน้ำหนักของยานพาหนะและน้ำหนักของสัมภาระที่จะบรรทุกด้วย เพราะถ้าบรรทุกน้ำหนักมาก พลังงานที่ใช้ในการเคลื่อนที่ของยานพาหนะก็จะสิ้นเปลืองมากด้วย การยกของและการเดินขึ้นสู่ที่สูงต้องออกแรงเพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก จึงมีการพัฒนาเครื่องมือและอุปกรณ์ช่วยผ่อนแรง หรืออำนวยความสะดวก เช่น รอก ลิฟท์ เพื่อช่วยในการเคลื่อนที่ขึ้นสู่ที่สูงทำได้สะดวกและง่ายขึ้น

คำชี้แจง จงเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงข้อเดียว

1.ข้อใดต่อไปนี้กล่าวได้ถูกต้อง

ก.แรงดึงดูดของโลกทำให้วัตถุตกสู่พื้นโลกเสมอ

ข.ทุกตำแหน่งบนพื้นโลกมีค่าแรงโน้มถ่วงเท่ากัน

ค.แรงดึงดูดที่โลกกระทำต่อวัตถุขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุ

ง. ถูกทั้งข้อ ก และ ค

2.ข้อใดต่อไปนี้กล่าวได้ถูกต้อง

ก.แรงดึงดูดของโลกมีทิศเข้าสู่ศูนย์กลางของโลก

ข.มวลของสารไม่ขึ้นกับเนื้อของสาร

ค.น้ำหนักของวัตถุเท่ากับมวลของวัตถุเสมอ

ง.ถูกทุกข้อ

3.ข้อใดต่อไปนี้กล่าวได้ถูกต้อง

ก.ค่าแรงดึงดูดของโลกมีค่าเท่ากับ 9.8 เมตร/วินาที2

ข. มวล คือ ปริมาณของสารในวัตถุ

ค. น้ำหนัก คือ แรงเนื่องจากแรงดึงดูดของโลกที่กระทำต่อวัตถุ

ง. ถูกทุกข้อ

4.ข้อใดเป็นประโยชน์ของแรงโน้มถ่วง

ก.การใช้ปั่นจั่นตอกเสาเข็ม

ข.การเล่นไม้ลื่นหรือกระดานลื่น

ค.การผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังน้ำ

ง.ถูกทุกข้อ

5.การกระทำข้องมนุษย์ในข้อใดมีวัตถุประสงค์เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก

ก.การสร้างลิฟท์

ข.การสร้างบ้าน

ค.การใช้รถยนต์เพื่ออำนวยความสะดวก

ง.การเดินทางโดยเรือข้ามฟาก