แรงลัพธ์และแรงเสียดทาน

วิชาวิทยาศาสตร์ ชั้นประถมศึ กษาปีท่ี 5

แรงลพั ธ์

แรง

ในชวี ติ ประจำวนั ของเรำ
มกี จิ กรรมหลำยอยำ่ งทีเ่ รำตอ้ งออก
แรงกระทำตอ่ วตั ถุตำ่ ง ๆ เชน่ หยิบ
ส่ิงของ เปิด - ปิดประตู ยกกลอ่ ง
ผลกั รถ บำงกจิ กรรมตอ้ งใชแ้ รงดึง
บำงกิจกรรมตอ้ งใช้แรงผลัก และ
บำงกิจกรรมต้องใชท้ ้งั แรงดงึ และ
แรงผลัก

เปิด - ปิดประตู ยกส่ิงของ ลำกและผลักก้อนหนิ

แรงดงึ คอื กำรออกแรงดงึ วตั ถุเข้ำหำตวั ทำให้วตั ถุเคล่อื นทีเ่ ขำ้ หำตวั เรำ
แรงผลกั คือ กำรออกแรงผลกั ดัน หรือเขน็ วตั ถุออกจำกตัว ทำใหว้ ัตถุ
เคล่อื นทีอ่ อกจำกตัวเรำ

แรงดึง แรงผลกั

แรง หมำยถงึ กำรกระทำทีท่ ำให้วัตถุหยุดน่ิง เปลยี่ นเป็นกำรเคล่ือนที่
หรอื ทำใหว้ ตั ถทุ ี่กำลงั เคล่ือนท่ีเพ่มิ ควำมเร็วข้นึ ช้ำลง หยดุ น่ิง หรอื
เปลย่ี นแปลงทิศทำงไป

กำรเปล่ียนแปลง กำรเปลีย่ นแปลง กำรเปลีย่ นแปลงรปู ร่ำง
ตำแหน่งทิศทำง ควำมเร็ว และขนำด

แรงลพั ธ์ คอื ผลรวมของแรงตัง้ แต่ 2 แรงข้นึ ไปท่รี ่วมกนั กระทำตอ่ วตั ถุ
เดยี วกนั แลว้ มผี ลทำให้วัตถุเปลยี่ นแปลงกำรเคล่อื นที่ไปตำมผลของ
แรงลัพธ์ และแรง มหี น่วยเป็น นิวตัน (N)

จำกตัวอย่ำง เด็ก 1 คน เขน็ รถ กับเดก็
2 คน เข็นรถ แรงท่ที ำใหร้ ถเคล่อื นท่ี
จะแตกต่ำงกัน เน่ืองจำก เด็ก 2 คน
ช่วยกนั เข็นรถย่อมมีแรงกระทำตอ่ รถ
มำกกว่ำ จึงทำใหร้ ถเคล่อื นทไี่ ดง้ ่ำย
กวำ่ เพรำะแรงของเดก็ 2 คน ท่กี ระทำ
ในทศิ ทำงเดยี วกัน จะเทำ่ กับผลรวม
ของแรงทั้งสองแรงนน้ั

เรำเขยี นแผนภำพแสดงแรงท่กี ระทำต่อวตั ถดุ ้วยกำรเขยี นลกู ศร
โดยเขยี นหวั ลกู ศรแสดงทศิ ทำงของแรง และเขียนควำมยำวลูกศรแสดง
ค่ำหรอื ขนำดของแรงทีก่ ระทำต่อวตั ถุ - ถำ้ ออกแรงมำกลูกศรจะยำว
- ถำ้ ออกแรงนอ้ ยลูกศรจะสัน้

25 นิวตนั 50 นิวตนั

แรงลพั ธเ์ ป็นผลรวมของแรงหลำยแรงทกี่ ระทำต่อวัตถุเดยี วกนั ซ่ึงกำรหำ
แรงลัพธจ์ ะต้องพจิ ำรณำจำกขนำดและทศิ ทำงของแรงท่ีมำกระทำตอ่ วัตถุ
นั้น โดยผลรวมของแรงลัพธ์ทีเ่ กิดข้ึนมี 3 กรณี ดงั นี้
1. เม่อื มแี รงหลำยแรงมำกระทำต่อวตั ถทุ อ่ี ย่นู ่ิงในแนวเดียวกนั และมี
ทิศทำงเดยี วกัน ค่ำของแรงลพั ธจ์ ะเท่ำกบั ผลรวมของแรงทงั้ หมด และแรง
ลัพธจ์ ะมที ศิ ทำงเดยี วกับแรงทมี่ ำกระทำตอ่ วัตถุ วตั ถจุ ึงเคล่อื นท่ไี ปทิศทำง
นัน้ ดว้ ย

15 N 10 N ขนำดแรง 1 + ขนำดแรง 2 = ขนำดแรงลัพธ์
15 นิวตนั + 10 นิวตนั = 25 นิวตนั
วตั ถุเคล่ือนท่ไี ปดำ้ นซำ้ ย ดว้ ยแรงลัพธ์ 10 นิวตนั

15 N ขนำดแรง 1 + ขนำดแรง 2 = ขนำดแรงลพั ธ์
15 N 15 นิวตนั + 15 นิวตัน = 30 นิวตนั
วัตถุเคล่ือนท่ีไปด้ำนขวำ ด้วยแรงลัพธ์ 30 นิวตนั

2. เม่ือแรง 2 แรง ทีม่ ีขนำดไมเ่ ท่ำกนั มำกระทำตอ่ วัตถุท่อี ยู่น่ิงในแนว
เดยี วกัน แตม่ ีทิศทำงตรงกนั ข้ำม คำ่ ของแรงลัพธ์จะได้จำกกำรหักลำ้ งกนั
ของแรงท้งั สองบำงสว่ น และแรงลัพธ์จะมที ิศทำงเดียวกันกับทศิ ทำงของ
แรงท่มี ำกกว่ำ วัตถจุ งึ เคล่ือนท่ีไปทำงน้ันดว้ ย

ขนำดแรง 1 - ขนำดแรง 2 = ขนำดแรงลพั ธ์

20 นิวตัน - 15 นิวตัน = 5 นิวตัน

20 N 15 N วัตถุเคล่อื นทไ่ี ปดำ้ นซ้ำย
ด้วยแรงลัพธ์ 5 นิวตัน

3. เม่ือมีแรง 2 แรงมขี นำดเท่ำกันมำกระทำต่อวัตถุที่อยูน่ ่ิงในแนวเดยี วกนั
แตม่ ีทศิ ทำงตรงกนั ข้ำม แรงทั้งสองแรงจะหกั ลำ้ งซ่ึงกนั และกนั จนหมด
แรงลัพธ์จะมีคำ่ เป็นศนู ย์ วตั ถุจึงหยดุ น่ิง และไมม่ กี ำรเคล่อื นท่ี

ขนำดแรง 1 - ขนำดแรง 2 = ขนำดแรงลัพธ์

5 นิวตนั - 5 นิวตัน = 0 นิวตัน

5N 5N วตั ถุหยุดน่ิงไมเ่ คล่ือนท่ี
แรงลพั ธ์มคี ่ำ 0 นิวตนั

ตวั อยำ่ ง จำกแผนภำพนี้ แรงลัพธ์มีขนำดเท่ำใด

3 นิวตัน

6 นิวตัน

3 นิวตัน

(ขนำดแรง 1+ขนำดแรง 2) - ขนำดแรง 3 = ขนำดแรงลพั ธ์
(3+3) - 6 = 0 นิวตัน

วัตถุหยดุ น่ิงไม่เคล่อื นท่ี แรงลพั ธ์มคี ่ำ 0 นิวตนั

ในกำรวดั แรงทีม่ ำกระทำต่อวตั ถุเรำ
จะใชเ้ คร่ืองชั่งสปริงวดั ขนำดของแรง
โดยเรยี กตำมช่ือของ เซอร์ ไอแซก นิวตัน
นักวิทยำศำสตรช์ ำวองั กฤษ ผูท้ ่คี น้ พบ
แรงโนม้ ถ่วงของโลก อีกทง้ั ยังเป็นผู้ศกึ ษำ
เก่ียวกบั เร่อื งแรงและกำรเคล่อื นทีข่ องวัตถุ

ประโยชนข์ องแรงลพั ธ์

กำรทำกจิ กรรมต่ำง ๆ ของแตล่ ะวนั เรำต้อง
ออกแรงกระทำต่อวตั ถดุ ว้ ยตนเอง อำจมบี ำง
กจิ กรรมต้องใชแ้ รงมำก จึงจำเป็นต้องอำศัยแรงจำก
หลำย ๆ คน เขำ้ มำช่วย เพ่ือเคล่ือนย้ำยวตั ถุหรือทำ
ให้วัตถเุ คล่ือนทไี่ ปได้ เชน่ กำรพำยเรอื แคนูในน้ำ
กำรป่ ันจกั รยำนพ่วง นอกจำกน้ีเรำยังนำประโยชน์
จำกแรงลัพธ์ไปใช้ได้หลำยอยำ่ ง

สะพำนแขวนมสี ำยเคเบิลแขวน สุนขั แตล่ ะตัวชว่ ยกนั ลำกเล่ือน ย่งิ
ระหวำ่ งเสำกบั หอคอย และมสี ำย ใช้จำนวนสนุ ัขมำกข้นึ สุนขั แต่ละ
แขวนในแนวตง้ั จำนวนมำกท่ีชว่ ย ตวั จะออกแรงนอ้ ยลง ชว่ ยทำให้
กำรเดินทำงง่ำย และรวดเรว็ ข้นึ
รองรับน้ำหนกั ของสะพำน

กำรป่ ันจักรยำนพว่ ง แต่ละคน ใช้สตั ว์ตำ่ ง ๆ ตั้งแต่ 1 ตวั ข้นึ ไป
ชว่ ยกนั ป่ ันออกแรง ทำให้ออกแรง มำช่วยกันออกแรงลำกเกวยี นให้
นอ้ ยลง และเดินทำงได้รวดเร็วข้นึ เคล่ือนท่ีไปขำ้ งหนำ้ ได้ ทำใหก้ ำร

ขนสง่ ส่งิ ของทำได้ง่ำย

แรงเสี ยดทาน

เม่ือเรำดนั กลอ่ งหรอื วัตถุ
อ่นื ๆ ให้เคล่อื นที่ไปตำมพ้ืน
คอนกรีต เรำจะร้สู ึกว่ำกำร แรงกระทำตอ่ วัตถุ

เคล่อื นทีข่ องกลอ่ งหรอื วตั ถไุ ม่ล่ืน
ไหลคลำ้ ยกับมีแรงชนิดหน่ึงตำ้ น
กำรเคล่ือนท่ขี องวตั ถุไว้ ทำให้
วตั ถุเคล่ือนไปไดย้ ำก แรง
ต้ำนทำนนี้เรยี กว่ำ แรงเสยี ดทำน แรงเสียดทำน

แรงเสียดทำน เกดิ จำกกำรสัมผัสกนั ระหว่ำงผวิ ของวัตถกุ ับพ้ืนผิวที่
วัตถเุ คล่ือนทไ่ี ป โดยทศิ ทำงของแรงเสยี ดทำนจะตรงขำ้ มกบั ทศิ ทำงกำร
เคล่อื นทข่ี องวตั ถุ เช่น กำรเข็นกลอ่ งบนพ้ืน ทิศทำงของแรงเสียดทำนบน
พ้ืนจะตรงขำ้ มกับทิศทำงกำรเคล่ือนท่ีของกล่องมีผลทำให้ กล่องไม่
เคล่อื นที่ หยดุ น่ิง หรอื ทำใหก้ ล่องเคล่ือนทีช่ ้ำลง หรือกลอ่ งเคล่อื นท่ชี ำ้ ลง
จนกระทง่ั หยุดน่ิงเม่อื เรำหยดุ ออกแรงเขน็

ภำพตัวอยำ่ งกิจกรรมที่ทำใหเ้ กดิ แรงเสียดทำน

เตะฟุตบอล เลน่ สกี เลน่ สเกตบอร์ด ลำกรถ เลน่ กระดำนล่นื

ลักษณะของแรงเสียดทำน

แรงเสียดทำน คอื แรงทเ่ี กิดข้นึ ระหว่ำงผวิ สมั ผัส
ของวตั ถุสองชนิด โดยเป็นแรงทผี่ วิ วัตถุหน่ึง
ตำ้ นกำรเคล่อื นทข่ี องผิววัตถุหน่ึง และมที ิศทำง
ของแรงตรงข้ำมกับทิศทำงกำรเคล่ือนทีข่ องวตั ถุ
เรำสำมำรถเขียนแผนภำพแสดงแรงเสยี ดทำนที่
ต้ำนกำรเคล่อื นท่ขี องวัตถไุ ด้

ทศิ ทำงที่วตั ถุเคล่ือนทไ่ี ป

แรงเสยี ดทำน
แผนภำพแสดงกำรเกิดแรงเสียดทำนระหว่ำงผิวของลูกฟุตบอลกับพ้นื สนำม

แรงตำ้ นกำรเคล่ือนทข่ี องวตั ถุ มีทิศทำงตรงขำ้ มกบั กำรเคล่ือนทขี่ องวัตถุ
จะมีผลต่อกำรเปล่ียนแปลงกำรเคล่ือนท่ขี องวตั ถทุ อ่ี ยนู่ ่ิงบนพ้ืน หรอื วัตถุ
ทกี่ ำลังเคล่ือนท่ี ดังนี้
- ถำ้ ออกแรงกระทำต่อวัตถใุ ดท่อี ยู่น่ิงบนพ้นื ผิวชนิดหน่ึงให้มีกำรเคล่อื นท่ี
ไปแรงเสียดทำนจะต้ำนกำรเคล่ือนทีข่ องวตั ถนุ ้นั จงึ มผี ลทำใหว้ ตั ถุนั้น
เคล่อื นทไ่ี ดย้ ำก เชน่ กำรเข็นรถยนต์ทจี่ อดเสียอยู่บนถนนลูกรังให้
เคล่อื นท่ี
- ถำ้ ออกแรงกระทำตอ่ วัตถุใดท่ีกำลังเคล่ือนท่ี แรงเสยี ดทำนจะทำใหว้ ัตถุ
นัน้ เคล่ือนท่ไี ดช้ ำ้ ลง หรอื หยุดเคล่ือนท่ี เช่น กำรเตะ กำรรบั ลกู ฟตุ บอลใน
สนำม

แรงเสียดทำนเป็นแรงตำ้ นกำรเคล่อื นทข่ี องวตั ถุ ซ่งึ แรงเสียดทำนที่เกดิ
ข้นึ กับวตั ถุจะมีคำ่ มำก หรอื มคี ่ำนอ้ ยข้ึนอยกู่ บั ปัจจัย ดงั นี้
1. น้ำหนักและแรงกดของวตั ถุ

1.1 วัตถุท่มี ีน้ำหนกั นอ้ ย แรงกด 1.2 วัตถุท่มี ีน้ำหนกั มำก แรงกดของ
ของวัตถุที่กระทำต่อพ้ืนผวิ จะมีนอ้ ย วัตถทุ กี่ ระทำตอ่ พ้ืนผวิ จะมคี ำ่ มำก
ทำให้มีแรงเสียดทำนนอ้ ย
ทำใหม้ ีแรงเสียดทำนมำก

ทิศทำงที่ แรงกดนอ้ ย แรงกดมำก
วัตถุเคล่อื นทไี่ ป
ทศิ ทำงที่
วตั ถเุ คล่ือนทไ่ี ป

แรงเสียดทำนนอ้ ย แรงเสียดทำนมำก

2. ชนิดของพ้ืนผวิ สัมผสั

2.1 พ้นื ผิวเรยี บ หำกพ้นื ผวิ สัมผสั 2.2 พ้ืนผิวไม่เรียบ หำกพ้ืนผวิ
ของวตั ถทุ ้ัง 2 ชนิดเรยี บ จะเกดิ แรง สมั ผสั ของวตั ถทุ ง้ั 2 ชนิดไมเ่ รยี บ
เสยี ดทำนนอ้ ยวัตถจุ ึงเคล่อื นทไี่ ด้ จะเกิดแรงเสียดทำนมำก
ง่ำย วัตถจุ งึ เคล่อื นท่ไี ดย้ ำก

ทศิ ทำงที่ ทิศทำงที่
วัตถเุ คล่ือนที่ไป วัตถเุ คล่อื นที่ไป

แรงเสียดทำน แรงเสยี ดทำน

พ้ืนผิวเรยี บแรงเสียดทำนนอ้ ย พ้นื ผิวไมเ่ รยี บแรงเสยี ดทำนมำก

ผลของแรงเสียดทำน
แรงเสยี ดทำนท่ีเกดิ ข้ึนกับวตั ถุ มีผลทำใหว้ ัตถเุ คล่อื นท่ชี ำ้ ลง หรือหยดุ น่ิง
ซึงอำจส่งผลดี หรือผลเสยี ต่อกำรดำรงชีวติ ของเรำได้ เช่น

ผลดขี องแรงเสยี ดทำน ผลเสยี ของแรงเสยี ดทำน

แรงเสยี ดทำนทเ่ี กิดข้นึ แรงเสยี ดทำนทำให้
ระหวำ่ งพ้ืนรองเทำ้ กบั พ้ืนรองเท้ำสกึ กร่อนได้
พ้นื ถนนขณะท่เี รำเดนิ เม่ือใช้ไปนำน ๆ
ทำใหเ้ รำไมล่ ่ืนหกลม้
แรงเสียดทำนอำจทำให้เรำ
แรงเสยี ดทำนทเี่ กิดข้ึน เคล่อื นยำ้ ยวัตถไุ ด้ยำก
ระหว่ำงมือของเรำกับวตั ถุ ลำบำกมำกข้ึน เพรำะต้อง
ทเี่ รำถือ ทำใหว้ ัตถุไมล่ ่นื ออกแรงมำกข้ึน
และหลน่ จำกมอื ของเรำ
แรงเสียดทำนทำให้
แรงเสยี ดทำนท่เี กดิ ข้นึ เกดิ กำรสกึ กรอ่ นของ
ระหวำ่ งลอ้ รถต่ำง ๆ กับ ดอกยำงล้อรถตำ่ ง ๆ
พ้นื ผิวถนน ทำใหล้ อ้ รถ เม่ือใชไ้ ปนำน ๆ
เกำะตดิ พ้ืนผิวถนนได้ดี

กำรใช้ประโยชน์ ในชวี ติ ประจำวัน เม่อื เรำทำกิจกรรม
จำกแรงเสยี ดทำน บำงอยำ่ งอำจเกิดแรงเสียดทำนมำกทำใหม้ ีแรง
ตำ้ นทำนกำรเคล่อื นที่ของวัตถมุ ำก จงึ จำเป็น
ตอ้ งลดแรงเสียดทำน เพ่ือช่วยวตั ถุเคล่ือนที่ได้
งำ่ ยข้นึ หรอื เร็วข้นึ

ตัวอยำ่ งกำรลดแรงเสียดทำน

กำรสรำ้ งถนน ตอ้ งออกแบบและเลือกใช้วสั ดุท่ที ำ
ให้พ้นื ผิวของถนนเรียบ เพ่อื ลดแรงเสียดทำนที่
เกดิ ข้นึ ระหวำ่ งล้อรถต่ำง ๆ กบั พ้นื ผิวของถนน ซ่งึ จะ
ชว่ ยให้รถตำ่ ง ๆ สำมำรถเคล่อื นที่ได้งำ่ ย และเรว็
กวำ่ บนถนนทีม่ พี ้ืนผิวขรขุ ระ เชน่ ถนนลูกรงั

กำรเคล่ือนย้ำยวตั ถุท่ีมขี นำดใหญ่ หรือวตั ถุท่มี นี ้ำหนกั
มำก อำจใชร้ ถเข็นมำชว่ ยในกำรเคล่ือนยำ้ ย เพรำะจะ
ชว่ ยลดแรงเสยี ดทำนระหว่ำงผวิ สัมผัส ของวัตถุทีม่ ี
น้ำหนักมำกกับพ้ืนผวิ ตำ่ ง ๆ และทำให้เคล่อื นย้ำยวัตถุ
ได้ง่ำยข้นึ

กำรใช้น้ำมนั หลอ่ ล่นื หยอดทเี่ คร่อื งจักร และอุปกรณ์
ตำ่ ง ๆ เพ่อื ชว่ ยให้เคร่ืองจักรทำงำนได้สะดวก หรอื
ใชน้ ้ำมันหล่อล่ืนหยอดท่บี ำนพับประตู เพ่อื ชว่ ยให้
บำนพับประตูเปิด - ปิด ได้สะดวกข้ึน

กำรออกแบบดอกยำง และลวดลำยท่ี ตวั อยำ่ งกำรเพ่ิมแรงเสียดทำน
ล้อรถ เพ่ือช่วยให้ผวิ สมั ผัสระหวำ่ งล้อ
รถกบั พ้นื ผิวถนนเกดิ แรงเสียดทำน
มำกข้ึน ทำใหล้ อ้ รถยดึ เกำะถนนไดด้ ี

กำรออกแบบพ้ืนรองเทำ้ กีฬำ เชน่ รองเทำ้ ของนักกีฬำ
ฟุตบอลจะมีพ้ืนรองเท้ำเป็นปมุ่ หลำย ๆ ปมุ่ เพ่อื เป็น
กำรเพ่มิ แรงเสยี ดทำนระหวำ่ งพ้ืนรองเทำ้ กับพ้ืนสนำม
และชว่ ยปอ้ งกันกำรล่ืนหกล้มในขณะว่ิง

กำรใช้เบรกของรถจกั รยำน เม่ือเรำบบี คนั เบรก ก้ำมปู
ห้ำมลอ้ จะกดสมั ผัสวงลอ้ ของรถจักรยำน และเกิดแรง
เสียดทำนเพ่ิมข้นึ หรือหยดุ เคล่ือนทไ่ี ด้