ค าน า - tsn.ac.th¹€ล่ม.pdf · ชุดที่ 5...

ชดท 5 แรงเสยดทาน หนา ก

ค าน า

ชดกจกรรมการเรยนร หนวยการเรยนร เรอง แรงและการเคลอนท ชดน จดท าขนเพอใช

ประกอบการเรยนการสอน รายวชาวทยาศาสตร 5 รหสวชา ว23101 ชนมธยมศกษาปท 3 กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร ตามหลกสตรแกนกลางการศกษาขนพนฐาน พทธศกราช 2551 โดยชดกจกรรมมงเนนการพฒนาผลสมฤทธทางการเรยนและทกษะกระบวนการทางวทยาศาสตร กระตนความสนใจในการพฒนาดานความรเพอฝกและพฒนาทกษะการวเคราะหสถานการณตาง ๆ ทเกยวของกบแรง และทกษะการค านวณเพอแกโจทยปญหาสถานการณตาง ๆ ทก าหนดให ตลอดจนน าไปสการน าความรไปใชในชวตประจ าวน การมจตวทยาศาสตร คณธรรม คานยมทถกตองและเหมาะสม

ผจดท าหวงเปนอยางยงวา ชดกจกรรมการเรยนรน จะเปนประโยชนตอการพฒนาการเรยนรของนกเรยน และครสามารถใชในการพฒนาการเรยนการสอนไดอยางมประสทธภาพยงขน ขอขอบคณคณะครโรงเรยนเทพศรนทร นนทบร และผเกยวของทกทาน ตลอดจนผเชยวชาญ ทกทานทไดสละเวลาอนมคาในการใหความร และชแนะขอบกพรองเพอน าไปปรบปรงแกไข จนไดชดกจกรรมการเรยนรทมคณภาพและเปนประโยชนตอการจดการเรยนการสอนมา ณ โอกาสน

ทศพล สวรรณราช ผจดท า

ชดท 5 แรงเสยดทาน หนา ข

สารบญ

หนา

ค าน า ก สารบญ ข ค าชแจง ค ค าแนะน าการใชชดกจกรรมส าหรบคร ง ค าแนะน าการใชชดกจกรรมส าหรบนกเรยน จ สาระ มาตรฐาน ตวชวด และจดประสงคการเรยนร ฉ แบบทดสอบกอนเรยน 1 กระดาษค าตอบแบบทดสอบกอนเรยน 3 ใบความรท 5.1 เรอง แรงเสยดทานในชวตประจ าวน 4

แบบฝกทกษะท 5.1 7 แบบฝกทกษะท 5.2 8

ใบความรท 5.2 เรอง การค านวณแรงเสยดทาน 11 แบบฝกทกษะท 5.3 16

ใบกจกรรมท 5.1 การทดลองเรอง แรงเสยดทานของวตถ 22 แบบฝกทกษะท 5.4 25

แบบทดสอบหลงเรยน 30 กระดาษค าตอบแบบทดสอบหลงเรยน 32 ภาคผนวก 33

เฉลยแบบทดสอบกอนเรยน 34 เฉลยแบบฝกทกษะท 5.1 35 เฉลยแบบฝกทกษะท 5.2 36 เฉลยแบบฝกทกษะท 5.3 38 เฉลยแบบฝกทกษะท 5.4 39 เฉลยแบบทดสอบหลงเรยน 49

บรรณานกรม 50

ชดท 5 แรงเสยดทาน หนา ค

ค าชแจง

1. ชดกจกรรมการเรยนรชดนเปนเอกสารประกอบการสอน วชาวทยาศาสตร 5 รหสวชา ว23101

หนวยการเรยนร เรอง แรงและการเคลอนท ชนมธยมศกษาปท 3

2. ชดกจกรรมการเรยนรชดนเปน ชดท 5 แรงเสยดทาน ซงประกอบดวย 6 ชด ดงน

ชดท 1 การเคลอนทของวตถ ชดท 2 ผลของแรงลพธทกระท าตอวตถ ชดท 3 แรงกรยาและแรงปฏกรยา ชดท 4 แรงพยงของของเหลว ชดท 5 แรงเสยดทาน ชดท 6 โมเมนตของแรง

3. ชดกจกรรมการเรยนรชดน ใชเวลาศกษาจ านวน 3 ชวโมง แบงเปน 3 เรอง ดงน

- เรองท 1 แรงเสยดทานในชวตประจ าวน ใชเวลาเรยน 1 ชวโมง - เรองท 2 การค านวณแรงเสยดทาน ใชเวลาเรยน 1 ชวโมง - เรองท 3 การทดลองแรงเสยดทานของวตถ ใชเวลาเรยน 1 ชวโมง

4. นกเรยนสามารถน าชดกจกรรมการเรยนรมาทบทวนและเรยนรดวยตนเองไดตลอดเวลา

ชดท 5 แรงเสยดทาน หนา ง

ค าแนะน าการใชชดกจกรรมส าหรบคร

1. อานค าแนะน าส าหรบครใหเขาใจกอนทจะศกษาชดกจกรรมการเรยนร 2. แนะน าการใชชดกจกรรมการเรยนรกบนกเรยน 3. ทบทวนความรเดมตามทก าหนดในแผนการจดการเรยนร 4. แจกชดกจกรรมการเรยนรใหนกเรยนเปนรายบคคล 5. ใหนกเรยนท าแบบทดสอบกอนเรยน 6. แจงจดประสงคการเรยนรใหกบนกเรยน 7. ด าเนนการสอนตามกจกรรมการเรยนรทก าหนดไวในแผนการจดการเรยนร 8. ใหนกเรยนศกษาใบความร จากนนครและนกเรยนชวยกนสรปความรในแตละใบความรตามล าดบ 9. ใหนกเรยนท าแบบฝกทกษะโดยมครคอยใหค าปรกษา 10. หากนกเรยนบางคนไมทน ครควรใหค าแนะน าและใหนกเรยนศกษาทบทวนจากใบความร เพมเตม 11. ใหนกเรยนท าแบบทดสอบหลงเรยน 12. ครเฉลยแบบฝกทกษะ แบบทดสอบกอนเรยน-หลงเรยน และบนทกคะแนนนกเรยนแตละคน 13. หากมนกเรยนไมผานเกณฑ ครควรสอบซอมเสรมใหกบนกเรยน 14. ประเมนผลนกเรยนพรอมใหค าแนะน าในการปรบปรงแกไขขอบกพรองและอธบายความร เพมเตม

ชดท 5 แรงเสยดทาน หนา จ

ค าแนะน าการใชชดกจกรรมส าหรบนกเรยน

1. ฟงครแนะน าการใชชดกจกรรมการเรยนรอยางตงใจ 2. อานค าแนะน าส าหรบนกเรยนใหเขาใจกอนทจะศกษาชดกจกรรมการเรยนรเปนรายบคคล 3. ท าแบบทดสอบกอนเรยนจ านวน 10 ขอ โดยใชเวลา 10 นาท 4. ท าความเขาใจกบจดประสงคการเรยนร 5. ศกษาและสบคนความรจากใบความรในชดกจกรรมการเรยนร ครและนกเรยนรวมกนสรปความร ในแตละใบความรตามล าดบ 6. ท าแบบฝกทกษะตามล าดบ หากนกเรยนยงไมเขาใจในหวขอใดใหกลบไปศกษาอกครง หรอ ปรกษาเพอนและคร เพอใหเกดความเขาใจมากยงขน 7. ท าแบบทดสอบหลงเรยน 8. รบผลการประเมนและปฏบตตามค าแนะน าจากครเพอปรบปรงแกไขในสวนทยงไมชดเจนใหดขน

ชดท 5 แรงเสยดทาน หนา ฉ

สาระ มาตรฐาน ตวชวด และจดประสงคการเรยนร

สาระ

แรงและการเคลอนท มาตรฐาน

มาตรฐาน ว 4.2 เขาใจลกษณะการเคลอนทแบบตางๆ ของวตถในธรรมชาต มกระบวนการ สบเสาะหาความรและจตวทยาศาสตร สอสารสงทเรยนรและน าความรไปใชประโยชน ตวชวด

ว 4.2 ม.3/1 ทดลองและอธบายความแตกตางระหวางแรงเสยดทานสถตกบแรงเสยดทานจลน และน าความรไปใชประโยชน

จดประสงคการเรยนร

1. นกเรยนอธบายความหมายของแรงเสยดทานไดถกตอง 2. นกเรยนอธบายความแตกตางระหวางแรงเสยดทานสถตกบแรงเสยดทานจลนไดถกตอง 3. นกเรยนค านวณแรงเสยดทานสถตและแรงเสยดทานจลนไดถกตอง 4. นกเรยนทดลองและเปรยบเทยบแรงเสยดทานสถตกบแรงเสยดทานจลนได 5. นกเรยนสรปและน าความรเกยวกบแรงเสยดทานมาอธบายเหตการณในชวตประจ าวนได

ชดท 5 แรงเสยดทาน หนา 1

แบบทดสอบกอนเรยน

รายวชาวทยาศาสตร 5 ว23101 ชนมธยมศกษาปท 3 ภาคเรยนท 1 หนวยการเรยนร เรอง แรงและการเคลอนท ชดท 5 แรงเสยดทาน

ค าชแจง 1. แบบทดสอบฉบบนเปนแบบทดสอบ 4 ตวเลอก จ านวน 10 ขอ ขอละ 1 คะแนน คะแนนเตม 10 คะแนน 2. ใหนกเรยนท าเครองหมายกากบาท (X) ทบตวอกษร ก ข ค หรอ ง ทถกทสดเพยง ขอเดยว

1. ขอใดกลาวไมถกตองเกยวกบแรงเสยดทาน ก. แรงทตานการเคลอนทของวตถและมทศตรงขามกบแรงทท าใหวตถเคลอนท ข. แรงเสยดทานสถตเกดขณะทวตถยงไมเคลอนทหรอเกอบจะเคลอนท ค. แรงเสยดทานจลนเกดขณะทวตถก าลงเคลอนทดวยความเรวคงท ง. แรงเสยดทานใชหนวยเปนนวตนหรอกโลกรม และใชสญลกษณแทนดวย f

2. ขอใดเปนแรงเสยดทานทเกดขนขณะดงถงทรายจ านวน 4 ถง จนเกอบจะเคลอนท ก. แรงเสยดทานสถต ข. แรงเสยดทานสถตสงสด ค. แรงเสยดทานจลน ง. แรงเสยดทานจลนสงสด

3. ขอใดเปนมวลของสนคาขณะเขนรถเขนมวล 15 kg ดวยแรง 40 N บนพนเรยบทมสมประสทธของแรงเสยดทาน 0.05 ถาก าหนดใหคา g = 10 m/s2

ก. 3 kg ข. 4 kg ค. 5 kg ง. 6 kg

4. ขอใดเปนโทษจากแรงเสยดทาน ก. ดอกยางลอรถ ข. ลวดลายทพนรองเทา ค. สนมทโซรถจกรยาน ง. แผนกนลน

5. ขอใดเปนแรงเสยดทานขณะใชเครองชงสปรงดงถงทรายแตถงทรายยงไมเคลอนท ก. แรงเสยดทานสถต ข. แรงเสยดทานสถตสงสด ค. แรงเสยดทานจลน ง. แรงเสยดทานจลนสงสด

6. ขอใดเปนแรงทลากถงกอลฟน าหนก 10 N บนพนกระเบองทมสมประสทธของแรงเสยดทาน 0.25 ก. 10.5 N ข. 12.5 N ค. 14.5 N ง. 18.5 N


7. การดงถงทรายบนเมดพลาสตกเปนวธการในขอใด

ก. เพมแรงเสยดทาน ข. ลดแรงเสยดทาน ค. ไมเพมหรอลดแรงเสยดทาน ง. อาจเพมหรอลดแรงเสยดทานกได

8. ขอใดเปนประโยชนจากแรงเสยดทาน ก. หยอดน ามนหลอลนทประต ข. ความฝดในเครองยนต ค. แรงทกระแสน าตานเรอ ง. อากาศตานการเคลอนทขณะวง

9. ขอใดเปนแรงเสยดทานขณะออกแรง 20 N ท าใหถงทรายเคลอนทดวยความเรวคงท ก. แรงเสยดทานสถต ข. แรงเสยดทานสถตสงสด ค. แรงเสยดทานจลน ง. แรงเสยดทานจลนสงสด

10. ขอใดคอสมประสทธของแรงเสยดทานของผชายคนหนงทก าลงผลกรถยนตน าหนก 2,000 kg ดวยแรง 200 N ใหเคลอนไปดวยความเรง 0.05 m/s2 ถาก าหนดให g = 10 m/s2

ก. 0.25 ข. 0.025 ค. 0.05 ง. 0.005


กระดาษค าตอบแบบทดสอบกอนเรยน

ชดกจกรรมการเรยนร ชดท 5 เรอง แรงเสยดทาน ชอ ............................................................................. ชน ....................... เลขท .........................

เกณฑการประเมน คะแนนระหวาง 9-10 อยในเกณฑ ดมาก คะแนนระหวาง 7-8 อยในเกณฑ ด คะแนนระหวาง 5-6 อยในเกณฑ พอใช คะแนนระหวาง 1-4 อยในเกณฑ ปรบปรง

ขอ ก ข ค ง 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ผลการประเมน

ดมาก ด พอใช ปรบปรง ลงชอ .................................................... ผประเมน ( นายทศพล สวรรณราช ) วนท ........... เดอน ......................... พ.ศ. ..............


F (แรงทกระท าตอวตถ) f (แรงเสยดทาน)

fs = 25 N F = 25 N

fk = 26 N F = 26 N , V = 0.5 m/s

ใบความรท 5.1

เรอง แรงเสยดทานในชวตประจ าวน

ในชวตประจ าวนขณะทเราเดน วง และขบรถ หรอออกแรงดง ผลก และลากสงของ จะมแรงทตานการเคลอนทกบแรงทเรากระท าตอวตถอยเสมอ

แรงเสยดทาน (Friction) หมายถง แรงตานการเคลอนทของวตถทมทศตรงขามกบแรงทท าใหวตถเกดการเคลอนท ซงจะเกดขนระหวางผวของวตถกบพนทสมผสกน แรงเสยดทานมหนวยเปน นวตน (N) และนยมใชสญลกษณเปน f ดงภาพ

ภาพท 5.1 แรงเสยดทานของวตถ

แรงเสยดทานแบงออกเปน 2 ประเภท

1. แรงเสยดทานสถต (Static friction) หมายถง แรงเสยดทานทเกดขนขณะทวตถยงไมเคลอนท หรอเกอบจะเคลอนท หรอเรมจะเคลอนทแตยงไมเคลอนท นยมใชสญลกษณเปน fS

ตวอยางเชน

ภาพท 5.2 ตวอยางแรงเสยดทานสถต

2. แรงเสยดทานจลน (Kinetic friction) หมายถง แรงเสยดทานทเกดขนในขณะทวตถเคลอนทดวยความเรวคงท นยมใชสญลกษณเปน fk

ตวอยางเชน

ภาพท 5.3 ตวอยางแรงเสยดทานจลน

วตถ

วตถมวล 1 kg

วตถมวล 1 kg


ตวอยางการน าแรงเสยดทานมาประยกตใชในชวตประจ าวน

1. การเพมดอกยางหรอลวดลายบนพนยาง เชน ลอรถ รองเทา แผนกนลน และแผนรองแกว เปนตน ซงเปนการเพมแรงเสยดทานระหวางผวของวตถกบผวของพนลกษณะตาง ๆ ทวตถนนสมผสเพอชวยปองกนไมใหคนหรอวตถลนหรอไถลไป ดงภาพตวอยาง

ภาพท 5.4 ดอกยางลอรถยนต ภาพท 5.5 ลวดลายบนพนรองเทา ทมา : https://goo.gl/gKymDU ทมา : http://www.sinkardd.com/id-50

beb2a89ce62e384c00065f.html

ภาพท 5.6 แผนกนลน ภาพท 5.7 แผนรองแกว ทมา : http://pantip.com/topic/33055549 ทมา : http://www.jeab.com/home-living/

easy-diy-the-coasters

2. การใชน ามนหลอลนหรอจาระบกบเฟอรนเจอร อปกรณหรอเครองมอตาง ๆ เชน มอเตอรพดลม บานพบประต-หนาตาง สวาน คม โซจกรยาน ลกปนลอรถ เครองจกรและเครองยนต เปนตน ซงเปนการลดแรงเสยดทานบรเวณจดหมนหรอรอยตอตาง ๆ เพอชวยใหอปกรณหรอเครองมออยในสภาพทไมฝดและลดการสกหรอทเกดจากการเสยดสขณะใชงานอยางตอเนอง ดงภาพตวอยาง


ภาพท 5.8 ฉดน ามนหลอลนทแกนมอเตอรพดลม ภาพท 5.9 หยอดน ามนทโซรถจกรยาน ทมา : http://namcha.blogspot.com/2012/07 ทมา : https://www.youtube.com/watch? /blog-post_28.html v=0AgW4_mOK6g

ภาพท 5.10 อดจาระบทตลบลกปนลอรถ ภาพท 5.11 ใชน ามนหลอลนในเครองจกรกล ทมา : http://www.thailandoffroad.com/jeep ทมา : http://www.chinadaily.com.cn/m/ji /board/Question.asp?ID=47312 angsu/netda/2012-07/11/content_

15569524.htm


แบบฝกทกษะท 5.1

ค าสง ใหนกเรยนตอบค าถามตอไปน (ขอละ 2 คะแนน คะแนนเตม 10 คะแนน)

1) บอกความหมายของแรงเสยดทาน สญลกษณ และหนวยทใช

2) ยกตวอยางเหตการณทเกยวของกบแรงเสยดทานและวาดภาพประกอบ พรอมใสลกศรแสดงทศของ “แรงทกระท าตอวตถ” กบ “ทศของแรงเสยดทาน”

3) ยกตวอยางเหตการณทเกยวของกบแรงเสยดทานมา 3 เหตการณ พรอมอธบายรายละเอยด ตวอยางเชน เขนรถยนต - เกดแรงเสยดทานระหวางลอรถกบพนถนน และพนรองเทากบถนน

4) แรงเสยดทานสถตและแรงเสยดทานจลนแตกตางกนอยางไร

5) “ออกแรง 250 N ผลกตเยนไปขางหนาแตตเยนยงไมขยบ จงออกแรงเพมเปน 251 N ท าใหตเยนเคลอนทดวยความเรวคงทเทากบ 0.20 m/s” จากเหตการณดงกลาว จงตอบค าถามตอไปน

5.1 แรงเสยดทานสถตมคาเทากบ 5.2 แรงเสยดทานจลนมคาเทากบ 5.3 ใชขอมลใดเพอพจารณาแรงเสยดทานสถตในเหตการณดงกลาว

5.4 ใชขอมลใดเพอพจารณาแรงเสยดทานจลนในเหตการณดงกลาว



ค าสง ใหนกเรยนน าความรเรองแรงเสยดทานมาวเคราะหและตอบค าถามตอไปน (ขอละ 1 คะแนน คะแนนเตม 10 คะแนน)

1) เหตใดกระเปาเดนทางจงมกมลอเลอนตดไวอยเสมอ

2) พนถนนทเปยกขณะฝนตกจะมแรงเสยดทานตางจากพนถนนทแหงอยางไร

3) จากขอ 2 พนถนนแบบใดทสงผลตอการเกดอบตเหตในการขบขไดงาย เหตใดจงเปนเชนนน

4) เหตใดพนรองเทาจงตองมลวดลายทขรขระ เชน รองเทาฟตบอล จะมปมอยทพนรองเทา

5) “รถไฟฟาความเรวสงเปนรถไฟฟาทมแมเหลกตดอยใตรางและเคลอนทบนรางทมแมเหลกไฟฟา แมเหลกผลกซงกนและกนท าใหรถไฟลอยเหนอราง” จากขอมลน เหตใดจงใชหลกการเชนนน

ทมา : http://pracob.blogspot.co.uk/2013/03/high-speed-rail-in-china.html


6) ขณะทรถแขงก าลงแลนเขาทางโคงในสนามแขง แรงเสยดทานมความจ าเปนหรอไม เพราะเหตใด

7) เครองเลนสไลเดอรในสนามเดกเลนใชหลกของแรงเสยดทานอยางไร

8) ขณะคมตดลวดฝดและไมสามารถน าไปใชตดลวดได เราควรแกไขอยางไร

9) ตดตงชดเครองเลนเดกไวบนพนไมขดเงา มกพบปญหาเดกลนลมบอย ๆ เราควรแกไขอยางไร

10) จากภาพขางลาง จงวเคราะหและอธบายดวยหลกของแรงเสยดทาน

ทมา : https://sites.google.com/site/sciroom23101/page6


F f

N

ใบความรท 5.2

เรอง การค านวณแรงเสยดทาน

จากเรองแรงเสยดทานในชวตประจ าวนท าใหเราทราบวา ขณะทออกแรงกระท าตอวตถจะเกดแรงตานในทศตรงขามกบวตถเรยกวา แรงเสยดทาน ซงแบงไดเปน 2 ประเภท คอ แรงเสยดทานสถต และแรงเสยดทานจลน โดยทแรงเสยดทานสถตจะเกดขณะทมแรงมากระท าตอวตถโดยทวตถยงไมเกดการเคลอนท จนกระทงวตถนนเคลอนทจงเกดแรงเสยดทานจลนขน ดงภาพขางลาง

ภาพท 5.12 แรงตาง ๆ ทเกดขนขณะลากวตถ

F แทนดวย แรงทกระท าตอวตถ f แทนดวย แรงเสยดทานระหวางผวสมผสของวตถ W แทนดวย น าหนกของวตถ N แทนดวย แรงปฏกรยาทพนกระท าตอวตถ น าหนกของวตถและแรงปฏกรยาทพนกระท าตอวตถ มความสมพนธตามกฎขอท 3 ของนวตนดงน เมอ W แทนดวย น าหนกของวตถ (หนวยเปน นวตน, N) N แทนดวย แรงปฏกรยาทพนกระท าตอวตถ (หนวยเปน นวตน, N) น าหนกของวตถ หาไดจากสมการดงน เมอ W แทนดวย น าหนกของวตถ (หนวยเปน นวตน, N) m แทนดวย มวลของวตถ (หนวยเปน กโลกรม, kg) g แทนดวย ความเรงเนองจากแรงโนมถวงของโลก (หนวยเปน เมตรตอวนาท2, m/s2) g มคาประมาณ 9.80665 เมตรตอวนาท2 ทระดบน าทะเล

W

W = mg

จากกฎขอท 3 แรงกรยา = แรงปฏกรยา ดงนน W = N


อตราสวนระหวางแรงเสยดทาน (f) กบแรงทพนกระท าตอวตถในแนวตงฉากทจดสมผส (N)

เรยกวา สมประสทธของแรงเสยดทาน ใชสญลกษณแทนดวย µ อานวา มว มความสมพนธ ดงน

ดงนน ขนาดของแรงเสยดทาน หาไดจากสมการดงน เมอ f แทนดวย แรงเสยดทาน (หนวยเปน นวตน) µ แทนดวย สมประสทธของแรงเสยดทาน (ไมมหนวย) N แทนดวย แรงปฏกรยาทตงฉากกบผวสมผส (หนวยเปน นวตน)

จากสมการขางตน ขนาดของแรงเสยดทานสามารถแบงไดเปน 2 กรณ คอ

1) ขนาดของแรงเสยดทานสถต หาไดจากสมการดงน เมอ fS max แทนดวย แรงเสยดทานสถตสงสด (หนวยเปน นวตน) µS แทนดวย สมประสทธของแรงเสยดทานสถต (ไมมหนวย) N แทนดวย แรงปฏกรยาทตงฉากกบผวสมผส (หนวยเปน นวตน)

สาระนาร แรงเสยดทานสถตมไดหลายคา ในการค านวณจะใชแรงเสยดทานสถตทมคามากทสดเรยกวา แรงเสยดทานสถตสงสด (fS max) ดงสมการขางตน กรณดงวตถแตวตถยงไมเคลอนทคา F = fs เสมอ และกรณทวตถเรมจะเคลอนทแตยงไมเคลอนทคา F = fS max

2) ขนาดของแรงเสยดทานจลน หาไดจากสมการดงน เมอ fk แทนดวย แรงเสยดทานจลน (หนวยเปน นวตน) µk แทนดวย สมประสทธของแรงเสยดทานจลน (ไมมหนวย) N แทนดวย แรงปฏกรยาทตงฉากกบผวสมผส (หนวยเปน นวตน)

สาระนาร แรงเสยดทานจลนจะมขนาดของแรงเสยดทานนอยกวาแรงเสยดทานสถตสงสดเสมอ (fk < fs max) กรณดงวตถแลววตถเคลอนทดวยความเรวคงทคา F = fk เสมอ

f = µN

fS max = µSN

fk = µkN

µ = f

N


ตวอยางการค านวณ

1. ตเยนหนก 25 kg ผลกตเยนเคลอนทบนพนทมสมประสทธของแรงเสยดทาน 0.05 ขณะตเยนเคลอนทจะเกดแรงเสยดทานชนดใด และมคาเทาใด (ก าหนด g = 9.8 m/s2)

วธคด 1) เกดแรงเสยดทานจลนเพราะแรงเสยดทานเกดขณะทตเยนก าลงเคลอนท 2) จากสมการ fk = µkN จาก N = W = mg , fk = µkmg

fk = 0.05 x 25 kg x 9.8 m/s2 fk = 12.25 N

ดงนน แรงเสยดทานจลนมคาเทากบ 12.25 นวตน

2. กลองไมน าหนก 2,000 นวตน เคลอนทดวยความเรวคงทดวยแรงดง 150 นวตน ตามพนราบ แรงเสยดทานทเกดขนเปนแรงเสยดทานชนดใด และมคาสมประสทธของแรงเสยดทานเทาใด

วธคด 1) เปนแรงเสยดทานจลนเพราะแรงเสยดทานเกดขณะทกลองไมก าลงเคลอนท

2) ขณะทกลองไมเคลอนท fk = F

จากสมการ fk = µkN

µk = f

N

จาก fk = F , µk =

N

µk =

µk = 0.075

ดงนน สมประสทธของแรงเสยดทานจลนมคาเทากบ 0.075

3. ออกแรง 45 นวตน เขนครกไปตามพนราบดวยความเรวคงท ถาสมประสทธแรงเสยดทานจลนของพนราบมคาเทากบ 0.05 ครกจะมน าหนกเทาใด

วธคด จากสมการ fk = µkN

N = f

จาก N = W , W = f

W =

W = 900 N

ดงนน ครกจะมน าหนกเทากบ 900 นวตน


F f

F = 150 N fk

a

a

F = 100 N

fS

4. วตถมวล 60 kg วางอยบนพนราบทมสมประสทธของแรงเสยดทานจลน 0.05 และสมประสทธ

ของแรงเสยดทานสถต 0.2 ถามแรงภายนอกมากระท าดงภาพ (ก าหนด g = 10 m/s2)

4.1 ขนาดของแรงเสยดทานสถตสงสดเปนเทาใด

วธคด จากสมการ fS max = µSN จาก N = W = mg , fS max = µSmg

fS max = 0.2 x 60 kg x 10 m/s2 fS max = 120 N

ดงนน ขนาดของแรงเสยดทานสถตสงสดเทากบ 120 นวตน

4.2 ถาออกแรงผลกวตถ 100 N จงหาประเภทและขนาดของแรงเสยดทาน

วธคด

1) เนองจากแรงผลก 100 N นอยกวาแรงเสยดทานสถตสงสด ท าใหวตถไมเคลอนท ดงนน จงเกดแรงเสยดทานสถต

2) จากกฎขอท 3 ของนวตน, แรงกรยา = แรงปฏรยา แรงผลก = แรงเสยดทาน F = fS fS = F fS = 100 N ดงนน ขนาดของแรงเสยดทานสถตเทากบ 100 นวตน

4.3 ถาออกแรงผลกวตถ 150 N จงหาประเภทและขนาดของแรงเสยดทาน และความเรงวตถ

วธคด

m = 60 kg

m = 60 kg

m = 60 kg


1) เนองจากแรงผลก 150 N มากกวาแรงเสยดทานสถตสงสด ท าใหวตถเคลอนท ดงนน จงเกดแรงเสยดทานจลนและเกดความเรง

2) จากสมการ fk = µkN fk = µkmg fk = 0.05 x 60 kg x 10 m/s2 fk = 30 N ดงนน แรงเสยดทานจลนเทากบ 30 นวตน

3) จากกฎขอท 2 ของนวตน, ∑ = ma F – fk = ma 150 N – 30 N = 60 kg x a a = 2 m/s2

ดงนน ความเรงของวตถเทากบ 2 เมตรตอวนาท2 5. กระเปาเสอผาใบหนงมวล 20 kg ถาเดกผชายคนหนงใชแรง 41 N ลากกระเปาใหเคลอนทดวย

ความเรง 0.05 m/s2 จงหาคาสมประสทธของแรงเสยดทานจลน (g = 10 m/s2) วธคด จากกฎขอ 2 ของนวตน ∑ = ma F – fk = ma 41 N – fk = 20 kg x 0.05 m/s2 41 N – fk = 1

fk = 41 N – 1

fk = 40 N

จากสมการ fk = µN จาก N = mg, fk = µk mg 40 N = µk x 20 kg x 10 m/s2 µk = N

µk = 0.2

ดงนน สมประสทธของแรงเสยดทานจลนมคาเทากบ 0.2



ค าสง ใหนกเรยนวเคราะหสถานการณทเกยวของกบแรงเสยดทานตอไปน พรอมแสดงวธค านวณ

(ขอละ 2 คะแนน คะแนนเตม 20 คะแนน)

1. เขนรถของเลนหนก 5 kg ถาพนมสมประสทธของแรงเสยดทาน 0.2 ขณะทรถของเลนเคลอนทจะ เกดแรงเสยดทานชนดใด และมคาเทาใด (ก าหนด g = 9.8 m/s2)

ทมา : https://goo.gl/l6RRgW 2. โตะคอมพวเตอรมน าหนก 400 นวตน ถาออกแรง 50 นวตน ท าใหเคลอนทดวยความเรวคงท

แรงเสยดทานทเกดขนเปนแรงเสยดทานชนดใด และมคาสมประสทธของแรงเสยดทานเทาใด

ทมา : https://goo.gl/vXbDPs


3. เขนรถยนตดวยแรง 60 นวตน ไปตามพนราบดวยความเรวคงท ถาสมประสทธแรงเสยดทานจลน

ของพนราบมคาเทากบ 0.3 รถยนตจะมน าหนกเทาใด

4. ลอรถมวล 8 kg วางอยบนพนราบทมสมประสทธของแรงเสยดทานจลน 0.1 และสมประสทธของ

แรงเสยดทานสถต 0.4 ถามแรงภายนอกมากระท าดงภาพ (ก าหนด g = 10 m/s2)

4.1 ขนาดของแรงเสยดทานสถตสงสดเปนเทาใด

4.2 ถาออกแรงลากลอรถ 25 N จงหาประเภทและขนาดของแรงเสยดทาน

ทมา : http://www.istockphoto.com/th /vector/broken-car-gm187856 580-29783188


4.3 ถาออกแรงลากลอรถ 40 N จงหาประเภทและขนาดของแรงเสยดทาน และความเรงวตถ

5. แมออกแรง 300 N เขนรถมวล 30 kg และลกนงอยในรถมวล 20 kg ถามแรงตานจากพน 175 N

ความเรงของรถเขนจะเปนเทาใด

ทมา : http://www.chiccosho p.com/gear/strollers/


6. พอ แม และลกออกแรงผลกรถตคนหนงดวยแรง 400 N, 200 N และ 50 N ตามล าดบ โดยมแรง

ตานขนาด 615 N ถารถตมมวล 3,500 kg ความเรงของรถตจะเปนเทาใด

ทมา : https://www.dreamstime.com/photos-images/teamwork-push-car.html

7. หญงคนหนงเขนรถเขนสนคาดวยแรง 250 N บนพนกระเบองในหางสรรพสนคาแหงหนง ดวยความเรง 4 m/s2 ถาเกดแรงตานทพน 70 N มวลของสนคาและรถเขนจะเปนเทาใด

ทมา : http://www.123rf.com/phot o_8247036_illustration-of- shopping-lady-with-trolley -on-white-background.html


8. เดกผลกรถของเลนดวยแรง 70 N บนพนไม ดวยความเรง 0.5 m/s2 และเกดแรงตาน 25 N

ถามวลของเดกทอยบนรถ 35 kg มวลของรถของเลนจะเปนเทาใด 9. กระเปาเดนทางใบหนงมวล 40 kg ถาชายคนหนงลากกระเปาดวยแรง 50 N และกระเปา

เคลอนทดวยความเรง 0.25 m/s2 สมประสทธของแรงเสยดทานจลนเปนเทาใด (g = 10 m/s2)

ทมา : http://jap007598.exte en.com/20141223/tra vel-korea-diary-ep-2

ทมา : http://www.radioflyer.com/ steer-and-stroll-coupe.html #product_tabs_custom


10. สนขลากเลอน 6 ตว ออกแรงลากรถลากเลอนขนาดตาง ๆ ตวท 1 และ 2 ออกแรง 25 N ตวท

3 ออกแรง 20 N ตวท 5 และ 6 ออกแรง 30 N ท าใหรถลากเคลอนทดวยความเรง 2 m/s2 ถาสมประสทธของแรงเสยดทานจลนเทากบ 0.05 และรถลากเลอนกบผโดยสารมมวลรวมกนได 70 kg จงหาแรงลากของสนขตวท 4 ทกระท าตอรถลากเลอน (g = 10 m/s2)

ทมา : http://play.kapook.com/photo/show-126224


ใบกจกรรมท 5.1

เรอง การทดลองแรงเสยดทานของวตถ ตอนท 1 ประเภทของแรงเสยดทาน

จดประสงคการทดลอง

1. เพอศกษาและเปรยบเทยบประเภทของแรงเสยดทาน 2. เพอสรปและน าความรเกยวกบแรงเสยดทานมาอธบายเหตการณในชวตประจ าวน

วสดและอปกรณ

1. ถงทรายมวล 500 กรม 1 ถง 2. เครองชงสปรง 1 อน

วธการทดลอง

1. คลองเครองชงสปรงเขากบถงทรายไวดวยกน และออกแรงดงบนพนโตะอยางชา ๆ ดงรป

ทมา : http://slideplayer.in.th/slide/3169757

2. อานคาน าหนกจากเครองชงสปรงและบนทก ขณะถงทรายหยดนงและเกอบจะเคลอนท 3. ออกแรงลากถงทรายไปบนพนโตะดวยความเรวคงท พรอมอานคาและบนทกผล

ตวอยางตารางบนทกผลการทดลอง

การทดลอง ขนาดแรงดง (N) 1. กอนออกแรงดงถงทราย 2. ขณะถงทรายเกอบจะเคลอนท 3. ขณะถงทรายเคลอนทดวยความเรวคงท


ตอนท 2 มวลของวตถกบแรงเสยดทาน


1. เพอศกษาความสมพนธระหวางมวลกบแรงเสยดทาน 2. เพอสรปและน าความรเกยวกบแรงเสยดทานมาอธบายเหตการณในชวตประจ าวน


1. ถงทรายมวล 500 กรม 4 ถง 2. เครองชงสปรง 1 เครอง


1. คลองเครองชงสปรงกบถงทรายไวดวยกน และออกแรงดงดวยความเรวคงท 2. อานคาน าหนกจากเครองชงสปรงและบนทก 3. ท าการทดลองซ า โดยเพมจ านวนถงทรายทละ 1 ถง จนครบ 4 ถง และบนทกคาแรงดงในแตละครง ดงรป

ทมา : http://www.vcharkarn.com/exam/set/2008


ครงท จ านวนถงทราย (ถง) มวลถงทราย (g) ขนาดแรงดง (N)

ครงท 1

ครงท 2

ครงท 3

ครงท 4


ตอนท 3 การลดแรงเสยดทาน


1. เพอศกษาวธลดแรงเสยดทานดวยวตถทกลมเกลยง 2. เพอสรปและน าความรเกยวกบแรงเสยดทานมาอธบายเหตการณในชวตประจ าวน


1. ถาดไม 2 ใบ 2. เมดพลาสตก 1 ถง 3. ถงทรายมวล 500 กรม 1 ถง 4. เครองชงสปรง 1 เครอง


1. ใสเมดพลาสตกลงในถาดไมใหกระจายไปทวทงถาด ดงรปทางขวา 2. คลองเครองชงสปรงกบถงทรายไวดวยกน และออก แรงดงดวยความเรวคงท

3. อานคาน าหนกจากเครองชงสปรงและบนทก 4. ท าการทดลองซ า โดยเปลยนจากถาดทมเมด พลาสตกเปนถาดเปลา และบนทกคาแรงดง

ดงรปทางขวา

ทมา : https://goo.gl/A86lHA

ก าหนดให คา g = 9.8 m/s2, จากสมการ µ = fN

= f

ใชค านวณ µ และบนทกลงในตาราง


การทดลอง น าหนกถงทราย (N) แรงดงถงทราย (N) สมประสทธของ แรงเสยดทาน

1. ขณะออกแรงดงถงทรายบนเมดพลาสตก

2. ขณะออกแรงดงถงทรายบนพนถาดไม



กจกรรมท 5.1 เรอง

ตอนท 1




ตารางบนทกผลการทดลอง

การทดลอง ขนาดแรงดง (N)

สรปผลการทดลอง


ตอนท 2





ครงท จ านวนถงทราย (ถง) มวลถงทราย (g) ขนาดแรงดง (N)



ตอนท 3




ก าหนดให คา g = 9.8 m/s2, จากสมการ µ = fN

= f

ใชค านวณ µ และบนทกลงในตาราง


การทดลอง น าหนกถงทราย (N) แรงดงถงทราย (N) สมประสทธของ แรงเสยดทาน



ค าถามชวนคดทายกจกรรม (ขอละ 1 คะแนน คะแนนเตม 10 คะแนน)

1. จากตอนท 1 แรงดงถงทรายขณะเกอบจะเคลอนทกบขณะเคลอนทตางกนอยางไร 2. จากตอนท 1 ขณะทถงทรายหยดนงจนเกอบเคลอนท เรยกแรงเสยดทานนนวาอะไร 3. จากตอนท 1 สามารถน าความรจากการทดลองมาประยกตใชในชวตประจ าวนในเรองใดบาง 4. จากตอนท 2 แรงดงกบแรงเสยดทานมความสมพนธกนอยางไร 5. จากตอนท 2 แรงดงกบมวลมความสมพนธกนอยางไร 6. จากตอนท 2 สามารถน าความรจากการทดลองมาประยกตใชในชวตประจ าวนในเรองใดบาง 7. จากตอนท 3 ออกแรงดงถงทรายบนเมดพลาสตกกบพนไมมคาแตกตางกนอยางไร 8. จากตอนท 3 เมดพลาสตกมผลอยางไรตอแรงเสยดทาน 9. จากตอนท 3 สมประสทธของแรงเสยดทานหาคาไดอยางไร และสมพนธอยางไรกบแรงเสยดทาน 10. จากตอนท 3 สามารถน าความรจากการทดลองมาประยกตใชในชวตประจ าวนในเรองใดบาง


แบบประเมนการปฏบตการทดลอง เรอง โมเมนตของแรง

ชอกลม ชน วนททดลอง

รายชอสมาชกกลม 1 เลขท 2 เลขท 3 เลขท 4 เลขท 5 เลขท

ค าชแจง ท าเครองหมาย ลงในชองตรงกบระดบพฤตกรรมทนกเรยนแสดงออกตามเกณฑทก าหนด (ขอละ 4 คะแนน คะแนนเตม 40 คะแนน)

ความคดเหนเพมเตม

รายการพฤตกรรม คะแนนทได

ขอเสนอแนะ 4 3 2 1

1. การวางแผนการทดลอง 1.1 การก าหนดปญหา 1.2 การตงสมมตฐาน 1.3 การแบงหนาทการท างาน 2. การปฏบตการทดลอง 2.1 การใชวสดและอปกรณ 2.2 การทดลองตามขนตอนทก าหนด 2.3 การบนทกผลการทดลอง 2.4 ความสะอาดและการเกบวสดอปกรณ 3. การน าเสนอ 3.1 การน าเสนอผลการทดลอง 3.2 การสรปผลการทดลอง 3.3 การอภปรายและขอเสนอแนะ

รวมยอย รวมทงหมด


แบบทดสอบหลงเรยน

รายวชาวทยาศาสตร 5 ว23101 ชนมธยมศกษาปท 3 ภาคเรยนท 1 หนวยการเรยนร เรอง แรงและการเคลอนท ชดท 5 แรงเสยดทาน

ค าชแจง 1. แบบทดสอบฉบบนเปนแบบทดสอบ 4 ตวเลอก จ านวน 10 ขอ ขอละ 1 คะแนน คะแนนเตม 10 คะแนน 2. ใหนกเรยนท าเครองหมายกากบาท (X) ทบตวอกษร ก ข ค หรอ ง ทถกทสดเพยง ขอเดยว

1. ขอใดเปนแรงเสยดทานทเกดขนขณะดงถงทรายจ านวน 4 ถง จนเกอบจะเคลอนท ก. แรงเสยดทานจลน ข. แรงเสยดทานจลนสงสด ค. แรงเสยดทานสถต ง. แรงเสยดทานสถตสงสด

2. ขอใดเปนโทษจากแรงเสยดทาน ก. แผนกนลน ข. สนมทโซรถจกรยาน ค. ลวดลายทพนรองเทา ง. ดอกยางลอรถ

3. ขอใดเปนแรงทลากถงกอลฟน าหนก 10 N บนพนกระเบองทมสมประสทธของแรงเสยดทาน 0.25 ก. 10.5 N ข. 12.5 N ค. 14.5 N ง. 18.5 N

4. ขอใดเปนแรงเสยดทานขณะออกแรง 20 N ท าใหถงทรายเคลอนทดวยความเรวคงท ก. แรงเสยดทานจลน ข. แรงเสยดทานจลนสงสด ค. แรงเสยดทานสถต ง. แรงเสยดทานสถตสงสด

5. ขอใดคอสมประสทธของแรงเสยดทานของผชายคนหนงทก าลงผลกรถยนตน าหนก 2,000 kg ดวยแรง 200 N ใหเคลอนไปดวยความเรง 0.05 m/s2 ถาก าหนดให g = 10 m/s2

ก. 0.05 ข. 0.005 ค. 0.25 ง. 0.025

6. การดงถงทรายบนเมดพลาสตกเปนวธการในขอใด ก. ไมเพมหรอลดแรงเสยดทาน ข. อาจเพมหรอลดแรงเสยดทานกได ค. เพมแรงเสยดทาน ง. ลดแรงเสยดทาน

7. ขอใดเปนแรงเสยดทานขณะใชเครองชงสปรงดงถงทรายแตถงทรายยงไมเคลอนท ก. แรงเสยดทานจลน ข. แรงเสยดทานจลนสงสด ค. แรงเสยดทานสถต ง. แรงเสยดทานสถตสงสด


8. ขอใดเปนประโยชนจากแรงเสยดทาน

ก. อากาศตานการเคลอนทขณะวง ข. แรงทกระแสน าตานเรอ ค. ความฝดในเครองยนต ง. หยอดน ามนหลอลนทประต

9. ขอใดเปนมวลของสนคาขณะเขนรถเขนมวล 15 kg ดวยแรง 40 N บนพนเรยบทมสมประสทธของแรงเสยดทาน 0.05 ถาก าหนดใหคา g = 10 m/s2

ก. 3 kg ข. 4 kg ค. 5 kg ง. 6 kg

10. ขอใดกลาวไมถกตองเกยวกบแรงเสยดทาน ก. แรงเสยดทานใชหนวยเปนนวตนหรอกโลกรม และใชสญลกษณแทนดวย f ข. แรงเสยดทานสถตเกดขณะทวตถยงไมเคลอนทหรอเกอบจะเคลอนท ค. แรงเสยดทานจลนเกดขณะทวตถก าลงเคลอนทดวยความเรวคงท ง. แรงทตานการเคลอนทของวตถและมทศตรงขามกบแรงทท าใหวตถเคลอนท


กระดาษค าตอบแบบทดสอบหลงเรยน

ชดกจกรรมการเรยนร ชดท 5 เรอง แรงเสยดทาน ชอ ............................................................................. ชน ....................... เลขท .........................

เกณฑการประเมน คะแนนระหวาง 9-10 อยในเกณฑ ดมาก คะแนนระหวาง 7-8 อยในเกณฑ ด คะแนนระหวาง 5-6 อยในเกณฑ พอใช คะแนนระหวาง 1-4 อยในเกณฑ ปรบปรง

ขอ ก ข ค ง 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ผลการประเมน

ดมาก ด พอใช ปรบปรง ลงชอ .................................................... ผประเมน ( นายทศพล สวรรณราช ) วนท ........... เดอน ......................... พ.ศ. ..............

ค าน า - tsn.ac.th¹€ล่ม.pdf · ชุดที่ 5...

Documents