Frictions WUTTIKRAI CHAIPANHA Department of Engineering Management Faculty of Science and Technology Rajabaht Maha Sarakham University

แรงเสียดทาน (Friction) เมื่อใดก็ตามที่วัตถุเคลื่อนที่บนพื้นผิวที่ไม่มีความเรียบหรือผ่านตัวกลางที่มีความหนืด เช่น อากาศหรือน้ำ วัตถุจะถูกต้านทาน ส่งผลให้เกิดความเปลี่ยนแปลงของรูปแบบการเคลื่อนที่อันเนื่องมาจากปฏิกิริยาระหว่างวัตถุกับสิ่งแวดล้อมที่วัตถุกำลังเคลื่อนที่อยู่นั้น เราเรียกสิ่งที่ต้านทานการเคลื่อนที่ของวัตถุว่า “แรงเสียดทาน”

แรงเสียดทานเกิดขึ้นได้อย่างไร? ผิวเรียบ ผิวขรุขระ เกิดแรงเสียดทานมาก เกิดแรงเสียดทานน้อย

แรงเสียดทานสถิตย์ แรงเสียดทานสถิตย์ (fs)เป็นแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นเมื่อมวล M อยู่นิ่ง มีทิศทางตรงกันข้ามกับแรง P ที่มากระทำ W P F N F คือ แรงเสียดทานในสภาวะสมดุลย์

W P = 0 วัตถุยังคงหยุดนิ่ง N W ถ้าแรง F < fs วัตถุไม่เคลื่อนที่ แรงเสียทางสูงสุด = fs (max) =s.N (แรงเสียดทานสถิตย์) P F N W P ถ้าแรง F > fs วัตถุเคลื่อนที่ แรงเสียทางสูงสุด = fk (max) =k.N (แรงเสียดทานจลน์) F N

แรงเสียดทานจลน์ F > fs แรงเสียดทานจลน์ (fk) เป็นแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นเมื่อมวล M กำลังเคลื่อนที่มีทิศทางตรงกันข้ามกับแรง P ที่มากระทำ Motion F > fs W P F N F คือ แรงเสียดทานในสภาวะสมดุลย์

ตารางที่ 1 ส.ป.ส. แรงเสียดทานสถิตย์และแรงเสียดทานจลน์ ผิวสัมผัส ส.ป.ส. แรงเสียดทานสถิตย์ µs แรงเสียดทานจลน์ µk เหล็กกับเหล็ก, แห้ง เหล็กกับไม้, แห้ง เหล็กกับน้ำแข็ง ไม้กับไม้, แห้ง เหล็กกับเหล็ก, มีน้ำมัน 0.6 0.4 0.1 0.35 0.15 0.3 0.2 0.06 0.08

ขั้นตอนในการวิเคราะห์ 1. เขียน FBD ของคาน และหาค่าแรงปฏิกิริยา W P F N 2. คำนวณหาแรงเสียดทาน F ที่ทำให้วัตถุอยู่ในสภาวะสมดุลย์ 3. เปรียบเทียบ F กับแรงเสียดทานสถิตย์สูงสุด fs(max) ถ้า - F < fs แสดงว่า “วัตถุไม่เคลื่อนที่” และแรงเสียทานสูงสุด = fs(max) - F > fs แสดงว่า “วัตถุเคลื่อนที่” และแรงเสียทานสูงสุด = fk(max)

Case I : P = 300 N Case II : P = 400 N Case III : P = 500 N

F < fs ไม่เคลื่อนที่ Case I : P = 300 N Fy = 0; - 883 + N = 0, N = 883 N. Fx = 0; 300 -F = 0, F = 300 N. fs = µs x N = 0.50 x 883 = 441 N. W = 90 x 9.81 = 883 N. 300 N. F N

F < fs ไม่เคลื่อนที่ Case II : P = 400 N Fy = 0; - 883 + N = 0, N = 883 N. Fx = 0; 400 -F = 0, F = 400 N. fs = µs x N = 0.50 x 883 = 441 N. W = 90 x 9.81 = 883 N. 400 N. F N

F > fs เคลื่อนที่ Case III : P = 500 N Fy = 0; - 883 + N = 0, N = 883 N. Fx = 0; 500 -F = 0, F = 500 N. fs = µs x N = 0.50 x 883 = 441 N. fk = µk x N = 0.40 x 883 = 353 N. W = 90 x 9.81 = 883 N. 400 N. F F N

(วัตถุไม่เคลื่อนที่) Fy = 0; N – Psin 20-981 cos20 = 0 Fx = 0; Pcos20 – F - 981 sin 20 = 0 100 kg. 500 N. F F < Fmax (วัตถุไม่เคลื่อนที่)

F > Fmax (วัตถุเคลื่อนที่) Fy = 0; N – Psin 20-981 cos20 = 0 Fx = 0; Pcos20 – F - 981 sin 20 = 0 100 kg. 100 N. F F > Fmax (วัตถุเคลื่อนที่) F

Quiz # 10 Fs = 66 N. (No Motion) Fk = 148.5 N. (Motion)

Final Guide line Equilibrium of Rigid body Internal force of beam Truss Analysis Frame Analysis Equilibrium of Rigid body Frictions Internal force of beam