แรงเสียดทานกับแรงเฉือน
แรงเสียดทานและแรงเฉือนเป็นปรากฏการณ์สองอย่างที่เกี่ยวข้องกับกลศาสตร์ของสสาร สิ่งสำคัญคือต้องมีความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับทั้งความเสียดทานและความเค้นเฉือน เพื่อให้ได้ความเข้าใจที่ดีในสาขาต่างๆ เช่น วิศวกรรมไฟฟ้า วิศวกรรมยานยนต์ วิศวกรรมเครื่องกล และสาขาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ทั้งแรงเสียดทานและแรงเฉือนมีบทบาทสำคัญในชีวิตประจำวันของเราเช่นกัน ถ้าไม่ใช่เพราะพลังเหล่านี้ เราก็ไม่สามารถทำงานส่วนใหญ่ที่เราทำทุกวันได้ ในบทความนี้ เราจะพูดถึงความเสียดทานและความเค้นเฉือน คำจำกัดความที่เหมาะสมและทั่วไปของความเสียดทานและความเค้นเฉือน การใช้งานและวิธีการคำนวณ ความเหมือน และความแตกต่างในที่สุด
แรงเสียดทาน
การเสียดสีน่าจะเป็นแรงต้านที่เราพบบ่อยที่สุดในแต่ละวัน การเสียดสีเกิดจากการสัมผัสของพื้นผิวขรุขระสองพื้นผิว แรงเสียดทานมีห้าโหมด แรงเสียดทานแห้งซึ่งเกิดขึ้นระหว่างวัตถุสองก้อน แรงเสียดทานของของไหล ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า ความหนืด แรงเสียดทานที่หล่อลื่น โดยที่ของแข็งสองตัวถูกคั่นด้วยชั้นของเหลว แรงเสียดทานที่ผิวหนัง ซึ่งต้านของแข็งที่เคลื่อนที่ในของเหลว และแรงเสียดทานภายในซึ่ง ทำให้ส่วนประกอบภายในของของแข็งเกิดการเสียดสี อย่างไรก็ตาม คำว่า "แรงเสียดทาน" มักใช้แทนการเสียดสีแบบแห้ง สาเหตุนี้เกิดจากฟันผุหยาบๆ บนพื้นผิวแต่ละด้านพอดีกันและไม่ยอมเคลื่อนไหว แรงเสียดทานแห้งระหว่างสองพื้นผิวขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานและแรงปฏิกิริยาปกติของระนาบที่กระทำต่อวัตถุ แรงเสียดทานสถิตสูงสุดระหว่างสองพื้นผิวนั้นสูงกว่าแรงเสียดทานไดนามิกเพียงเล็กน้อย ควรสังเกตว่าแม้ว่าการเสียดสีจะขึ้นอยู่กับแรงปฏิกิริยาปกติ แต่ก็มักจะสัมผัสกับพื้นผิว ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติสำหรับแรงปฏิกิริยา
แรงเฉือน
แรงเฉือนเป็นแรงเสียรูป เมื่อแรงถูกนำไปใช้กับพื้นผิวที่เป็นของแข็ง ของแข็งมีแนวโน้มที่จะ "บิด" เมื่อต้องการสิ่งนี้จะเกิดขึ้น ของแข็งจะต้องได้รับการแก้ไขเพื่อไม่ให้เคลื่อนที่ไปในทิศทางของแรง หน่วยของความเค้นเฉือนคือนิวตันต่อตารางเมตรหรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าปาสกาล เรารู้ว่า Pascal ก็เป็นหน่วยของความดันเช่นกัน แต่นิยามของความดันคือแรงตั้งฉากของพื้นผิวหารด้วยพื้นที่ ในขณะที่นิยามของความเค้นเฉือนคือแรงที่ขนานกับพื้นผิวต่อหน่วยพื้นที่ แรงบิดที่กระทำต่อวัตถุคงที่ยังทำให้เกิดแรงเฉือนได้อีกด้วย ตามคำนิยาม ไม่เพียงแต่ของแข็งเท่านั้นแต่ยังมีของเหลวสามารถมีความเค้นเฉือนได้ วัตถุมีคุณสมบัติที่เรียกว่าโมดูลัสเฉือน ซึ่งบอกเราว่าวัตถุจะบิดตัวได้ไกลแค่ไหนสำหรับความเค้นเฉือนที่กำหนด ขึ้นอยู่กับรูปร่าง ขนาด วัสดุ และอุณหภูมิของวัตถุ แรงเฉือนของโครงสร้างและวิศวกรรมยานยนต์มีบทบาทสำคัญในการออกแบบและนำการออกแบบไปใช้
แรงเสียดทานและแรงเฉือนต่างกันอย่างไร
• ความเสียดทานสามารถทำให้เกิดแรงเฉือนได้
• ความฝืดวัดเป็นนิวตัน ส่วนแรงเฉือนวัดเป็นปาสกาล
• แรงเสียดทานคือแรง ส่วนแรงเฉือนคือแรงต่อหน่วยพื้นที่
• ความเสียดทานขึ้นอยู่กับพื้นผิวสัมผัสทั้งสอง ส่วนความเค้นเฉือนขึ้นอยู่กับแรงที่ขนานกับพื้นผิวต่อหน่วยพื้นที่เท่านั้น