แรงมวล และกฎการเคลื่อนที่
แรงเสียดทาน
ทุกคนคงเคยรู้สึกว่า เมื่อเดินบนผิวถนนที่มีโคลนเปียกจะแตกต่างจากการเดินบนผิวถนนเดียวกันที่แห้ง คือการเดินบนผิวถนนที่มี โคลนเปียกจะลื่นเดินได้ยากกว่าเนื่องจากแรงที่เกิดขึ้นจากการสัมผัสระหว่างผิวถนนกับพื้นรองเท้ามีได้น้อยกว่าแรงที่เกิดขึ้นจาก การสัมผัสกันระหว่างผิววัตถุสองผิว เช่น ผิวถนนกับพื้นรองเท้า เรียกว่า แรงเสียดทานการดำเนินชีวิตประจำวันจะมีแรงเสียดทาน เข้ามาเกี่ยวข้องตลอดเวลาไม่ว่าจะเป็นการเดินที่ต้องอาศัยแรงเสียดทานของผิวถนนกับพื้นรองเท้าการเคลื่อนที่ของรถต้องอาศัย แรงเสียดทานของผิวถนนกับยางรถการออกแรงดึงแผ่นไม้ เมื่อแผ่นไม้อยู่นิ่งขนาดของแรงเสียดทานจะมีค่าเท่ากับขนาดของแรง ดึงแผ่นไม้แต่มีทิศทางตรงกันข้าม เพราะแรงลัพธ์ที่กระทำต่อแผ่นไม้เป็นศูนย์ซึ่งเป็นไปตามกฎการเคลื่อนที่ข้อ 1 ของนิวตัน และขนาดของแรงเสียดทานเพิ่มตามขนาดของแรงดึงที่เพิ่มขึ้นจนมีค่ามากที่สุด เมื่อแผ่นไม้เริ่มจะเคลื่อนที่หลังจากเริ่มเคลื่อนที่แล้ว ปกติจะใช้แรงที่น้อยลงในการทำให้แผ่นไม้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวการที่แผ่นไม้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวบนพื้นราบแสดงว่า แรงลัพธ์ในแนวราบมีค่าเป็นศูนย์ตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน แสดงว่าแรงเสียดทานขณะนั้นมีขนาดเท่ากับแรงที่ดึงแต่มีทิศตรง กันข้ามแรงเสียดทานขณะที่ไม้มีการเคลื่อนที่จะเรียกว่า แรงเสียดทานจลน์จะพบว่าแรงเสียดทานจลน์เป็นปฏิภาคกับแรงที่พื้น กระทำต่อวัตถุในแนวตั้งฉากกับพื้นเมื่ออยู่บนพื้นราบแรงนี้จะมีขนาดเท่ากับน้ำหนักของวัตถุความเป็นปฏิภาคนี้ทำให้สามารถ เขียนเป็นสมการความสัมพันธ์ระหว่างแรงเสียดทานและแรงกดระหว่างผิวในแนวตั้งฉากกับผิวได้ว่า
                                       fk = ukN
ในเมื่อ fk เป็นแรงเสียดทานจลน์ N เป็นแรงกดระหว่างผิวในแนวตั้งฉากกับผิวหรือแรงที่ผิวกระทำกับวัตถุในแนวตั้งฉากซึ่งมีค่าเท่ากัน uk เป็นค่าคงตัวของการเป็นปฏิภาคเรียกว่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์ ค่าของแรงมากสุดที่เริ่มทำให้วัตถุเคลื่อนที่ได้จะเรียก แรงเสียดทานสถิติ ให้เป็น fs และจะสัมพันธ์กับแรงที่กระทำต่อวัตถุในแนวตั้งฉากกับผิว N
      การลดแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัสสามารถทำได้โดยการใช้น้ำมันหรือสารหล่อลื่นแทรกระหว่างผิวสัมผัส เช่น การหล่อลื่น ในเครื่องยนต์กลไกต่างๆ สำหรับการเคลื่อนที่แบบหมุนตลับลูกปืนมีบทบาทสำคัญในการลดแรงเสียดทานโดยการใส่ลูกปืนกลมเล็กๆ ระหว่างผิวนอกและผิวในของตลับลูกปืนทำให้ตลับลูกปืนชั้นนอกเคลื่อนที่ได้คล่องโดยชั้นในไม่ได้เคลื่อนที่ นั่นคือ การลดแรงเสียด ทานในการหมุนในทางอุตสาหกรรมได้มีการผลิตตลับลูกปืนเพื่อใช้ในงานต่างๆ เช่น การเคลื่อนย้ายสิ่งของล้อรถเลื่อนรถยนต์ ฯลฯ หรือแม้แต่พัดลมไฟฟ้าก็มีตลับลูกปืนติดอยู่เพื่อลดแรงเสียดทานเนื่องจากการหมุนของใบพัดแรงเสียดทานนั้นเป็นแรงที่เกี่ยว ข้องกับชีวิตประจำวัน แม้ว่าในบางครั้งเราพยายามลดแรงเสียดทานลงเพื่อลดความสูญเสียเนื่องจากการเสียดสี เช่น ตามจุดหมุนของเครื่องยนต์ เครื่องกล เครื่องไฟฟ้าฯลฯ แต่ในบางโอกาสเรากลับต้องการแรงเสียดทานที่มีค่ามาก เช่น พื้นรองเท้า ยางรถยนต์ แผ่นเบรก แผ่นคลัช ฯลฯ       การเลือกที่จะลดหรือเพิ่มค่าแรงเสียดทานจึงขึ้นกับงานที่เราต้องการแรงเสียดทานสถิตและแรงเสียดทานจลน์เป็นแรงเสียดทาน ที่เกิดขึ้นระหว่างผิววัตถุที่สัมผัสกัน เช่น ผิวแผ่นไม้กับผิวพื้นโต๊ะผิวถนนกับผิวรองเท้าขนาดของแรงเสียดทานขึ้นอยู่กับลักษณะ และชนิดของผิวสัมผัสเช่นถ้าผิวสัมผัสกันเป็นผิวหยาบหรือขรุขระแรงเสียดทานมักจะมีค่ามาก แต่ถ้าเป็นผิวเกลี้ยงหรือผิวลื่น แรงเสียดทานมักจะมีค่าน้อยยกเว้นกรณีที่นำแผ่นกระจกเรียบสองแผ่นประกบกันสนิท แรงเสียดทานจะมีค่าสูง

back
home
next