แรงเสียดทาน

28,469 views

Published on

เพื่อเป็นวิทยาธารแก่ผู้สนใจครับ คิดเห็นอย่างไรติชมด้วยละกันครับจักได้นำไปปรับปรุงแก้ไขในโอกาสต่อไป

8 Comments
4 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
28,469
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
144
Actions
Shares
0
Downloads
293
Comments
8
Likes
4
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

แรงเสียดทาน

  1. 1. เรียนฟิสิกส์กับครูเอ็ม แรงเสียดทาน Friction
  2. 2. แรงเสียดทาน หมายถึง แรงที่ต่อต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ แรงเสียดทานเกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุกับผิวของพื้น
  3. 3. ปัจจัยที่มีผลต่อแรงเสียดทานมีดังนี้ 1. น้้าหนักของวัตถุ วัตถุที่มีน้้าหนักกดทับลงบน พื้นผิวมักจะมี แรงเสียดทานมากกว่าวัตถุที่มีน้้าหนักกด ทับลงบนพื้นผิวน้อย 2. พื้นผิวสัมผัส ผิวสัมผัสที่เรียบจะเกิดแรงเสียดทาน น้อยกว่าผิวสัมผัสที่ขรุขระ ปัจจัยที่มีผลต่อแรงเสียดทาน
  4. 4. ประเภทของแรงเสียดทาน 1. แรงเสียดทานสถิต (Static friction) เป็นแรงเสียดทานที่ เกิดขึ้นตั้งแต่วัตถุอยู่นิ่งจนกระทั่งวัตถุเริ่มเคลื่อนที่ ใช้สัญลักษณ์ fs กรณีออกแรง F กระท้ากับวัตถุแล้ววัตถุเคลื่อนที่ได้ พอดี แรงเสียดทานสถิตพอดีเคลื่อนที่หรือแรงเสียดทานสถิต ณ ขีดจ้ากัด มีค่าเท่ากับแรงที่กระท้ากับวัตถุในแนวราบซึ่งพอดีท้าให้วัตถุ เคลื่อนที่ดังรูป
  5. 5. 2. แรงเสียดทานจลน์ (Kinetic friction) เป็นแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นขณะวัตถุเคลื่อนที่ ด้วยความเร็วคงที่ ใช้สัญลักษณ์ fk
  6. 6. รูป แสดงลักษณะของแรงเสียดทาน
  7. 7. กิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ จงตอบค้าถามต่อไปนี้ให้ถูกต้อง 1. จากรูปและกราฟแสดงแรงดึงต่อน้้าหนักของวัตถุ เมื่อวัตถุเริ่มเคลื่อนที่ กับเมื่อวัตถุเคลื่อนที่แล้วแตกต่างกันหรือไม่ อย่างไร
  8. 8. 2. ในการลากแผ่นไม้ไปบนดินสอกลมเกลี้ยง 4 แท่ง กับลากแผ่น ไม้ไปบนพื้นโต๊ะ นักเรียนคิดว่าการออกแรงลากแผ่นไม้ทั้ง 2 สถานการณ์แตกต่างกันหรือไม่ อย่างไร 3. ถ้านักเรียนต้องการลดแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัสควร ท้าอย่างไร
  9. 9. สัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทาน ค่าสัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทาน (Coefficient of friction = ) เป็นค่าตัวเลขที่แสดงว่าเกิดแรงเสียดทานขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุ 2 สิ่ง มากน้อยเพียงใด ใช้สัญลักษณ์แทนด้วยตัวอักษร  (มิว) ค่าสัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทาน () = แรงที่ดึงวัตถุให้เคลื่อนที่ แรงที่กดทับลงบนผิวสัมผัส
  10. 10. สูตร µ = หรือ µ = µ = สัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทาน F = แรงที่ดึงวัตถุ f = แรงเสียดทาน W = แรงที่กดทับหรือน้าหนักของวัตถุ N = แรงปฏิกิริยาในแนวตังฉาก N f W F
  11. 11. ประโยชน์ของแรงเสียดทาน ประโยชน์ของแรงเสียดทาน ลักษณะการเกิดแรงเสียดทาน 1. ช่วยให้รถยนต์แล่นไปข้างหน้าได้ ยางรถยนต์จึงมี ร่องยางช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการยึดเกาะถนน การ ยึดเกาะถนนเรียกว่า ดอกยาง 2. ช่วยให้รถยนต์ถอยหลังได้ ยางรถยนต์จึงมี ลวดลายดอกยางเพื่อช่วยในการยึดเกาะถนน
  12. 12. ประโยชน์ของแรงเสียดทาน ลักษณะการเกิดแรงเสียดทาน 3. การเดินบนพื้นต้องอาศัยแรงเสียดทาน จึงควรใช้รองเท้าที่มีพื้นเป็นยางและมีลวดลายขรุขระ ไม่ควรใช้รองเท้าแบบพื้นเรียบ เนื่องจากพื้นเรียบ แรงเสียดทานน้อยจะทาให้ลื่น 4. นักฟุตบอลใช้รองเท้าพื้นตะปู เพื่อเพิ่มแรงเสียด ทานทาให้มีแรงยึดเกาะกับพื้นสนามช่วยให้วิ่งเร็วขึ้น
  13. 13. โทษของแรงเสียดทาน โทษของแรงเสียดทาน การลดแรงเสียดทาน 1. เกิดความฝืดในเครื่องจักรกล ทาให้เกิด การสูญเสียพลังงานในการขับเคลื่อน เครื่องยนต์ และเกิดความร้อนจากการ ขัดสีทาให้เครื่องยนต์สึกหรอ 2. อากาศต้านการเคลื่อนที่ของรถยนต์ ทา ให้รถยนต์แล่นได้ช้ากว่าที่ควรจะเป็น 3. แรงจากกระแสน้าต้านการเคลื่อนที่ของ เรือ 1. สามารถลดแรงเสียดทานได้ด้วยการ - ใส่น้ามันหล่อลื่น - ใส่บุชกันไม่ให้เหล็กเสียดสีกัน - ใส่ลูกปืน 2. การผลิตรถยนต์ให้มีรูปร่างเพรียวลม 3. การผลิตเรือให้มีรูปร่างเพรียว ไม่ต้าน กระแสน้า
  14. 14. กิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ จงตอบคาถามต่อไปนี้ให้ถูกต้อง 1. หนังสือที่วางอยู่บนโต๊ะเกิดแรงเสียดทานหรือไม่ เพราะเหตุใด 2. การออกแรงผลักวัตถุหนัก 15 นิวตัน เกิดแรงเสียดทานหรือไม่ อย่างไร 3. ขณะที่รถยนต์เคลื่อนที่ไปข้างหน้าแต่ล้อรถยนต์จะหมุนไปข้างหลัง เป็น เพราะเหตุใด 4. จากข้อ 3 แสดงว่า ถ้าจะให้รถยนต์เคลื่อนที่ไปได้ด้วยดีและปลอดภัยนั้น ควรทาอย่างไร 5. จงยกตัวอย่างของกิจกรรมที่ไม่ต้องการใช้ประโยชน์ของแรงเสียดทาน และ วิธีลดแรงเสียดทานมา 3 ตัวอย่าง
  15. 15. ตัวอย่าง จงหาค่าสัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุที่วางอยู่ บนโต๊ะ มีน้้าหนักของวัตถุหรือแรงกดทับ 100 นิวตัน ออกแรงดึง 40 นิว ตันในแนวราบ วิธีคิด จากสูตร แรงดึง = 40 นิวตัน แรงกดของวัตถุ = 100 นิวตัน แทนค่า ค่าสัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทานเท่ากับ 0.4 หมายเหตุ ค่าสัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทานไม่มีหน่วย แรงที่ดึงวัตถุให้เคลื่อนที่ แรงที่กดทับลงบนผิวสัมผัส สัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทาน = 40 นิวตัน 100 นิวตัน สัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทาน =
  16. 16. ตัวอย่าง ออกแรง 10 นิวตัน ดึงท่อนไม้มวล 2 กิโลกรัม ซึ่งวางอยู่บน พื้นโต๊ะ ปรากฏว่าท่อนไม้เริ่มเคลื่อนที่ สัมประสิทธิ์ของความเสียดทานของ ผิวสัมผัสระหว่างไม้และพื้นโต๊ะมีค่าเท่าใด วิธีคิด จากสูตร  = F = 10 N W = mg = 2 x 10 = 20 N แทนค่า  = = 0.5 W F N20 N10
  17. 17. ตัวอย่าง กล่องใบหนึ่งวางบนพื้นที่มีสัมประสิทธิ์ของความเสียดทานเท่ากับ 0.25 เมื่ออกแรงผลักกล่องนี้ 150 นิวตัน กล่องใบนี้จึงเริ่มเคลื่อนที่ กล่องใบ นี้มีมวลกี่กิโลกรัม กาหนดให้ g = 10 m/s2 วิธีคิด จากสูตร µs ไม่มีหน่วย F = f s = 150 นิวตัน N f s N 1500.25  นิวตัน600 0.25 150N  mgN  กิโลกรัม6010xm600 
  18. 18. แบบฝึกหัด 1. ท่อนไม้มวล 1 kg วางอยู่บนโต๊ะ เมื่อออกแรง 4 N ดึงไม้ท่อนนี้ไม้เริ่ม เคลื่อนที่ได้พอดี สัมประสิทธิ์ของความเสียดทานของผิวสัมผัสคู่นี้ มีค่าเท่าใด 2. วัตถุเริ่มเคลื่อนที่ เมื่อได้รับแรงฉุด 15 N ในแนวราบกับพื้น ในกรณีที่วัตถุนี้ถูก ฉุดด้วยแรง 9 N แรงเสียดทานสถิต มีค่าเท่าใด 3. วัตถุมวล 2 kg เคลื่อนที่ไปบนโต๊ะ มีแรงเสียดทานสถิตสูงสุด 4 จงหาว่า สัมประสิทธิ์ของความเสียดทานจลน์ มีค่าเท่าใด
  19. 19. แบบฝึกหัด 4. วางวัตถุมวล 120 กิโลกรัมบนผิวราบ จงหาน้้าหนักของวัตถุที่กดพื้นเอาไว้และ แรงปฏิกิริยาของพื้นที่กระท้าต่อวัตถุ 5. เมื่อออกแรงลากวัตถุมวล 100 กิโลกรัมที่วางบนพื้นราบ พบว่าเมื่อออกแรงดึง วัตถุขนาด 20 นิวตัน วัตถุเริ่มเคลื่อนที่พอดี จงหาแรงเสียดทานสถิตและ สัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต 6. จงหาแรงเสียดทานสถิตที่กระท้าต่อมวล 80 กิโลกรัมของพื้นที่มีสัมประสิทธิ์ ความเสียดทานสถิต 0.2 เมื่อไม่มีแรงใด ๆ กระท้าต่อมวลดังกล่าว
  20. 20. ปัญหา 1. แรงเสียดทานมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับสิ่งใด 1.1 พื้นผิวสัมผัส (พื้นผิวขรุขระ , พื้นผิวเรียบ) 1.2 น้้าหนักที่กดลงบนผิวสัมผัส ( น้้าหนักมาก , น้้าหนักน้อย) 2. ขณะที่ถุงทรายเริ่มเคลื่อนที่กับเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว คงตัวแรงดึงถุงทรายเท่ากันหรือไม่ ไม่เท่ากัน
  21. 21. ตั้งสมมติฐาน ข้อ 1.1 ถ้าพื้นผิวสัมผัสมีผลต่อแรงเสียดทานแล้ว ผิวขรุขระจะมีแรง เสียดทานมากกว่าผิวเรียบ ข้อ 1.2 ถ้าน้้าหนักที่กดลงบนผิวสัมผัสมีผลต่อแรงเสียดทานแล้ว น้้าหนักมากจะมีแรงเสียดทานมากกว่าน้้าหนักน้อย ข้อ 2 ถ้าออกแรงดึงถุงทรายขณะที่ถุงทรายเริ่มเคลื่อนที่กับเคลื่อนที่ ด้วยความเร็วคงตัวไม่เท่ากันแล้ว ออกแรงดึงถุงทรายขณะเริ่มเคลื่อนที่ มีค่ามากกว่าขณะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว
  22. 22. กิจกรรมที่ 4 เรื่อง แรงเสียดทาน วันที่ ......................................... จุดประสงค์การทดลอง เพื่อทดสอบสมมติฐาน 2 ข้อ เกี่ยวกับแรงเสียดทาน วิธีท้า ลอกในหนังสือหน้า 20
  23. 23. ตารางบันทึกผลการทดลอง จ้านวนถุงทราย (ถุง) แรงดึงถุงทราย(N) ขณะที่ถุงทราย หยุดนิ่ง จะเริ่มเคลื่อนที่ เคลื่อนที่ด้วย ความเร็วคงตัว 1 2 3
  24. 24. เมื่อหุ้มถุงทรายที่อยู่ล่างสุดด้วยพลาสติก จ้านวนถุงทราย (ถุง) แรงดึงถุงทราย(N) ขณะที่ถุงทราย หยุดนิ่ง จะเริ่มเคลื่อนที่ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว 1 2 3
  25. 25. ค้าถาม 1. ขณะถุงทรายวางนิ่งบนพื้นโต๊ะโดยที่ยังไม่ออกแรงดึงถุงทราย มีแรงใดกระท้าต่อถุงทรายบ้าง จงเขียนแผนภาพประกอบ และแรงลัพธ์ที่กระท้าต่อถุงทรายเป็นเท่าใด มีแรงโน้มถ่วงของโลก และแรงที่พื้นกระท้าต่อถุงทราย
  26. 26. 2. ขณะออกแรงดึงถุงทราย แต่ถุงทรายไม่เคลื่อนที่ มีแรงใดกระทาต่อถุงทรายบ้าง จงเขียนแผนภาพ ประกอบ และแรงลัพธ์ที่กระทาต่อถุงทรายเป็นเท่าใด โดยมีแรงลัพธ์ที่กระทาต่อถุงทรายเป็นศูนย์
  27. 27. 3. ขณะออกแรงดึงถุงทรายให้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว มีแรงใดกระท้าต่อถุงทรายบ้าง จงเขียนแผนภาพประกอบ และแรงลัพธ์ที่กระท้าต่อถุงทรายเป็นเท่าใด แรงลัพธ์ที่กระท้าต่อถุงทรายเท่ากับศูนย์
  28. 28. 4. ขนาดของแรงที่ใช้ดึงถุงทรายมีค่าสูงสุดเท่าใด ขณะนั้น ถุงทรายเคลื่อนที่หรือไม่ อย่างไร 5. แรงเสียดทานเกิดขึ้นตรงส่วนใดของถุงทราย และมีทิศทางใด (ดูผลจากตารางการทดลอง) ขณะนั้นถุงทรายยังไม่ เคลื่อนที่แต่ก้าลังจะเคลื่อนที่ แรงเสียดทานมีค่าสูงสุด ระหว่างผิวถุงทรายกับพื้น และมีทิศทางตรงข้ามกับ ทิศทางการเคลื่อนที่ของถุงทราย
  29. 29. 6. ในขณะที่ใช้แรงดึงถุงทรายมีค่าสูงสุด แรงเสียดทานที่กระทา ต่อถุงทรายมีค่าเท่าใด ทราบได้อย่างไร 7. การเพิ่มจานวนถุงทราย มีผลต่อแรงเสียดทานหรือไม่ อย่างไร ขณะที่ออกแรงดึงถุงทรายมีค่าสูงสุด แรงเสียดทานมีค่ามากที่สุด เช่น การดึงถึงทรายจานวน 1 ถุง แรงดึงถุงทรายขณะที่ถุงทรายเริ่มจะ เคลื่อนที่แรงดึงถุงทรายมีขนาดเท่ากับ 1.6 นิวตัน (ดูจากผลการทดลอง) การเพิ่มจานวนถุงทรายมีผลทาให้แรงเสียดทานมีค่ามากขึ้น เนื่องจากเมื่อ เพิ่มจานวนถุงทราย จะทาให้แรงกดบนพื้นมากขึ้น ในขณะเดียวกันแรงที่ พื้นกระทาต่อถุงทรายจะมีค่ามากขึ้น ดังนั้นขนาดของแรงเสียดทานจึงมีค่า เพิ่มขึ้น
  30. 30. 8. การหุ้มถุงทรายด้วยถุงพลาสติกมีผลต่อแรงเสียดทานหรือไม่ อย่างไร การหุ้มถุงทรายด้วยถุงพลาสติก จะท้าให้ผิวสัมผัสเรียบและ ลื่นมากขึ้นจึงส่งผลให้แรงเสียดทานมีขนาดลดลง
  31. 31. สรุปผลการทดลอง 1. แรงเสียดทานเป็นแรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัส มีทิศทางตรงข้ามกับทิศทางที่ผิวสัมผัสเคลื่อนที่ 2. แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในขณะที่มีแรงกระท้าแต่วัตถุยังไม่เคลื่อนที่เรียกว่า แรงเสียดทานสถิต ขนาดของแรงเสียดทานสถิตขึ้นกับขนาดของแรงภายนอก ที่มากระท้า ลักษณะผิวสัมผัส และขนาดของแรงกระท้าในแนวตั้งฉากกับ ผิวสัมผัส 3. แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในขณะวัตถุก้าลังเคลื่อนที่ เรียกว่าแรงเสียดทาน จลน์ ขนาดของแรงเสียดทานขึ้นอยู่กับลักษณะผิวสัมผัส และขนาดของแรง ที่กระท้าในแนวตั้งฉากกับผิวสัมผัส
  32. 32. กระดูกข้อต่อ
  33. 33. การเคลื่อนที่ของรถยนต์บนทางตรงและทางโค้ง W คือ น้าหนักของรถยนต์ (แรงที่โลกกระทาต่อรถยนต์) มีทิศลงในแนวดิ่ง N คือ แรงที่พื้นถนนกระทาต่อรถยนต์ มีทิศขึ้นในแนวดิ่ง f1 คือ แรงเสียดทานระหว่างยางรถและพื้นถนน มีทิศทางเดียวกับทิศการ เคลื่อนที่
  34. 34. Thank you For Attention

×