แรงโน้มถ่วงสากล
และแรงเสียดทาน

กฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน (Newton's law of universal gravitation)

นิวตันได้ระบุในงานของเขา “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” เกี่ยวกับการดึงดูดของจุดมวลในเอกภพว่า

ซึ่งก็คือ กฏความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน เขียนความสัมพันธ์ได้เป็น

             

โดย        คือ ค่าคงตัวความโน้มถ่วงสากล มีค่าเป็น
                
        คือ ค่ามวลของวัตถุแรกกับวัตถุที่สองตามลำดับ
              คือ ระยะห่างระหว่างมวลสองก้อน

แรงเสียดทาน (Friction)

คือ แรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของสองวัตถุและมีทิศตรงข้ามกันกับทิศของการเคลื่อนที่ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

1. แรงเสียดทานสถิต (Static friction) เกิดขึ้นเมื่อมีแรงกระทำกับวัตถุหนึ่งแต่ยังไม่เคลื่อนที่ และจะมีค่ามากที่สุดตอนที่วัตถุเริ่มเคลื่อนที่บนผิวหนึ่ง โดยขนาดของแรงเสียดทานมีค่าเป็น

                    

2. แรงเสียดทานจลน์ (Kinetic force) เกิดขึ้นเมื่อผิวของวัตถุหนึ่งเคลื่อนที่บนอีกผิวหนึ่งที่มีอัตราเร็วคงตัว โดยแรงเสียดทานจลน์จะมีค่าน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิต และมีค่าเป็น

                  

ลักษณะของแรงเสียดทาน

1. แรงเสียดทานนั้นไม่ขึ้นกับจำนวนพื้นที่ผิวสัมผัส
2. แรงเสียดทานนั้นไม่ขึ้นกับความเร็วที่วัตถุเคลื่อนที่
   และยังมีทิศตรงข้ามการเคลื่อนที่ของวัตถุ
3. แรงเสียดทานขึ้นอยู่กับแรงที่วัตถุกดพื้นในแนวที่ตั้งฉากหรือแรงปฏิกิริยาของพื้นในแนวที่ตั้งฉาก
4. แรงเสียดทานขึ้นกับพื้นผิวสัมผัส เช่น เรียบหรือขรุขระ
   

ปัจจัยที่มีผลต่อแรงเสียดทาน

แรงเสียดทานจะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปัจจัยเหล่านี้คือ

1. แรงกดที่ตั้งฉากกับผิวสัมผัส ถ้าแรงกดตัวฉากกับผิวสัมผัสมากจะเกิดแรงเสียดทานมาก ถ้าแรงกดตั้งฉากกับผิวสัมผัสน้อยจะเกิดแรงเสียดทานน้อย
2. ลักษณะของพื้นผิวสัมผัส พื้นผิวสัมผัสที่หยาบและขรุขระจะเกิดแรงเสียดทานมากกว่าพื้นผิวสัมผัสที่เรียบลื่น
3. ชนิดของผิวสัมผัส เช่น คอนกรีตกับเหล็ก เหล็กกับไม้ จะเห็นว่าผิวสัมผัสมีความหยาบขรุขระ เรียบลื่น เป็นมันแตกต่างกัน ทำให้เกิดแรงเสียดทานไม่เท่ากัน
   

การลดแรงเสียดทาน

การลดแรงเสียดทานสามารถทำได้หลายวิธีดังนี้

1. การใช้น้ำมันหล่อลื่นหรือจาระบี
2. การใช้ระบบลูกปืน
3. การใช้อุปกรณ์ต่างๆ เช่น ตลับลูกปืน
4. การออกแบบรูปร่างของยานพาหนะให้เพรียวลม
   ทำให้ลดแรงเสียดทาน

การเพิ่มแรงเสียดทาน

การเพิ่มแรงเสียดทานมีประโยชน์ในด้านความปลอดภัยของมนุษย์ เช่น

1. ยางรถยนต์มีดอกยางเป็นลวดลายเพื่อเพิ่มแรงเสียดทานระหว่างล้อกับถนน
2. การหยุดรถต้องเพิ่มแรงเสียดทานที่เบรก เพื่อหยุดหรือทำให้รถแล่นช้าลง
3. รองเท้าบริเวณพื้นต้องมีลวดลายเพื่อเพิ่มแรงเสียดทานทำให้เวลาเดินไม่ลื่นหกล้มได้ง่าย
4. การปูพื้นห้องน้ำควรใช้กระเบื้องที่มีผิวขรุขระเพื่อช่วยเพิ่มแรงเสียดทาน