แรงเสียดทาน คือ แรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุระหว่างผิวสัมผัสสองผิวที่อยู่ชิดกัน แรงเสียดทานมีทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ
ประเภทของแรงเสียดทาน
แรงเสียดทานสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทหลักๆ คือ
- แรงเสียดทานสถิต คือ แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุยังหยุดนิ่งอยู่ แรงเสียดทานสถิตจะมีค่าสูงสุดที่วัตถุยังไม่เคลื่อนที่ เรียกว่า แรงเสียดทานสถิตสูงสุด
- แรงเสียดทานจลน์ คือ แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุกำลังเคลื่อนที่ แรงเสียดทานจลน์จะมีค่าน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิต
ปัจจัยที่มีผลต่อแรงเสียดทาน
ปัจจัยที่มีผลต่อแรงเสียดทานมีดังนี้
- ลักษณะของผิวสัมผัส ผิวสัมผัสที่ขรุขระจะมีแรงเสียดทานมากกว่าผิวสัมผัสที่เรียบ
- น้ำหนักของวัตถุ วัตถุที่มีน้ำหนักมากจะมีแรงเสียดทานมากกว่าวัตถุที่มีน้ำหนักน้อย
- ความเร็วของวัตถุ วัตถุที่เคลื่อนที่เร็วจะมีแรงเสียดทานมากกว่าวัตถุที่เคลื่อนที่ช้า
ประโยชน์ของแรงเสียดทาน
แรงเสียดทานมีประโยชน์หลายประการ เช่น
- ช่วยให้เราสามารถเดินหรือวิ่งได้
- ช่วยให้เรายึดเกาะกับพื้นไม่ให้ลื่นล้ม
- ช่วยป้องกันไม่ให้วัตถุเคลื่อนที่ได้เอง
โทษของแรงเสียดทาน
แรงเสียดทานก็มีโทษเช่นกัน เช่น
- ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ช้าลง
- ทำให้เครื่องยนต์เกิดการเสียดสีและความร้อน
- ทำให้วัตถุสึกหรอ
สมการของแรงเสียดทาน
แรงเสียดทานสถิตมีสมการดังนี้
1 | Fs = μs * N |
โดยที่
- Fs คือ แรงเสียดทานสถิต
- μs คือ สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิต
- N คือ น้ำหนักของวัตถุ
แรงเสียดทานจลน์มีสมการดังนี้
1 | Fk = μk * N |
โดยที่
- Fk คือ แรงเสียดทานจลน์
- μk คือ สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจลน์
- N คือ น้ำหนักของวัตถุ
ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน
ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตและแรงเสียดทานจลน์เป็นค่าคงที่เฉพาะสำหรับวัสดุสองชนิดที่อยู่ชิดกัน เราสามารถหาค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานได้จากตารางหรือจากการทดลอง
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้แรงเสียดทาน
แรงเสียดทานถูกนำมาประยุกต์ใช้ในหลายด้าน เช่น
- การเบรกรถยนต์ เบรกรถยนต์ทำงานโดยใช้แรงเสียดทานระหว่างล้อกับพื้น
- การยึดเกาะของยางรถยนต์ ยางรถยนต์ถูกออกแบบให้มีผิวสัมผัสที่ขรุขระ เพื่อให้มีแรงเสียดทานกับพื้นสูง
- การยึดเกาะของรองเท้า รองเท้าถูกออกแบบให้มีพื้นรองเท้าที่ขรุขระ เพื่อให้มีแรงเสียดทานกับพื้นสูง
- การเคลื่อนที่ของสัตว์ สัตว์หลายชนิดใช้แรงเสียดทานเพื่อเคลื่อนที่ เช่น แมลงใช้แรงเสียดทานระหว่างขากับพื้นเพื่อวิ่ง ปลาใช้แรงเสียดทานระหว่างครีบกับน้ำเพื่อว่ายน้ำ
ข้อควรระวังในการใช้แรงเสียดทาน
แรงเสียดทานอาจทำให้เกิดอันตรายได้ เช่น
- ลื่นล้ม
- เกิดการเสียดสีและความร้อน
- เกิดการสึกหรอ
ดังนั้นจึงควรใช้แรงเสียดทานอย่างระมัดระวัง