5.8 แรงเสียดทาน

      เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ มันต้องสัมผัสกับพื้นผิวที่เคลื่อนที่ไป ขณะที่มันกำลังถู หรือเคลื่อนที่ผ่านผิวที่เคลื่อน มันจะมีตัวกลางระหว่างผิวที่สัมผัสซึ่งมีมากมาย อาทิเช่น เคลื่อนที่ที่มีตัวกลางเป็น หรือในน้ำ

      และมันก็จะเกิดความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ อันเนื่องจากวัตถุมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อม เราเรียกความต้านทานดังกล่าวว่า แรงเสียดทาน (Force of friction)

รูปการเคลื่อนที่จะมีแรงเสียดทานเกิดขึ้นเสมอ

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      แรงเสียดทานมีความสำคัญมากในชีวิตประจำวันของเรา มันช่วยให้เราเดิน หรือวิ่งได้ และมีความจำเป็นสำหรับการเคลื่อนที่ของยานพาหนะที่มีล้อ

รูปตัวอย่างการเข็นรถที่มีแรงเสียดทานในการเคลื่อนที่ จึงต้องออกแรงเข็นเพื่อเอาชนะแรงเสียดทาน

5.8.1 แรงเสียดทานสถิต

      ลองจินตนาการว่าคุณกำลังทำงานอยู่ในสวน และพื้นหญ้ามีแต่เศษขยะในสนาม จากนั้นคุณลองลากถังขยะไปให้ทั่วพื้นผิวลานคอนกรีตของคุณ ดูที่รูป

รูป การลากดึงถังขยะ ทิศทางของแรงเสียดทาน f ระหว่างผิวขรุขระเป็นทิศทางตรงกันข้ามกับแรงที่ใช้ลากดึง F

c) กราฟแสดงแรงเสียดทานกับแรงกระทำ สังเกตว่า f_{s max} > f_k

พื้นผิวนี้เป็นของจริง ไม่ใช่พื้นผิวที่ไม่มีการเสียดทาน ถ้าเราใช้แรงผลัก F ไปที่ถังขยะกระทำไปทางด้านขวา ถังขยะจะยังคงอยู่เฉยหากว่าแรงที่ผลักมีไม่มากพอ แรงในตัวถังขยะสามารถต่อต้านแรงผลัก F ได้  

      และแรงที่ถังขยะต้านแรงผลักที่ทำให้ถังยังไม่เคลื่อนที่นั้น มันมีทิศทางไปทางซ้ายสวนทางกับแรงผลัก เราเรียกว่า แรงเสียดทานสถิต (Force of static friction: f_s) ตราบใดที่ถังขยะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ แรงผลักกับแรงต้านจะเท่ากันดังสมการด้านล่าง

แรงที่ผลัก เท่ากับ แรงเสียดทานสถิต

F = f_s

เพราะฉะนั้น หากเพิ่มแรง F เข้าไปที่ถัง แรง f_s ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ทำนองเดียวกัน หากลดแรง F ลงไป แรง f_s ก็ลดลงเช่นเดียวกัน (ถังขยะไม่เคลื่อนที่นะ)

      การทดลองนี้ แสดงให้เห็นว่า แรงเสียดทานเกิดจากคุณลักษณะของสองพื้นผิว เพราะว่ามันมีความขรุขระของผิว การสัมผัสพื้นผิว จะโดนไม่กี่ยอดของพื้นผิวของวัสดุที่สัมผัส ที่ตำแหน่งเหล่านี้ แรงเสียดทานเกิดขึ้นในส่วนหนึ่ง

      เพราะจุดสูงสุดของพื้นผิวของวัสดุ จะบล็อกหยุดการเคลื่อนที่ของจุดสูงสุดของผิวที่เป็นฝ่ายตรงข้าม และส่วนหนึ่งมาจากพันธะเคมี จุดเชื่อม (spot welds) ของยอดตรงข้ามที่พวกมันได้สัมผัส

รูปถ้าจะให้ลังไม้เคลื่อนที่จะต้องออกแรงในการดันกล่อง เพราะมันมีความฝืด จากผิวที่ขรุขระ

      แม้ว่ารายละเอียดของแรงเสียดทานจะค่อนข้างซับซ้อนในระดับอะตอม และแรงนี้ก็เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ทางเคมีระหว่างอะตอม หรือโมเลกุลอีกด้วย

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ เวลา

อาจจะไม่มีปาก

แต่มันสามารถบอกอะไรได้ดีกว่า

คำพูด”

<หน้าที่แล้ว                                 สารบัญ                    หน้าต่อไป>