Si estoy corriendo sobre una superficie con fricción sin resistencia del aire y también acelero, entonces la fuerza neta que actúa sobre mí es F = ma. La fricción actúa en sentido opuesto a la dirección del movimiento y es menor que las fuerzas que me empujan hacia adelante, dando una fuerza positiva neta y una aceleración.
Mi pregunta es cómo las fuerzas que me impulsan se vuelven mayores que la fuerza de fricción mientras acelero y son iguales a la fuerza de fricción cuando corro con velocidad constante.
Considerar solo la fuerza neta al caminar o correr es engañoso. De lo contrario, correr con una velocidad constante en un carril llano sería tan sencillo como andar en bicicleta, porque la resistencia del aire es pequeña a esas velocidades.
Si corremos completamente erguidos, en cada paso la dirección de la fuerza resultante entre el pie y el suelo no puede ser horizontal. Si lo fuera, habría un torque y caeríamos hacia atrás.
Eso significa que hay un componente vertical además del horizontal. Corremos dando saltos y es ese trabajo contra la gravedad lo que nos cansa.
Pero podemos correr inclinados hacia adelante, por lo que el componente vertical es más pequeño. El par debido a la fuerza de fricción horizontal se equilibra con la inclinación de nuestro cuerpo. Pero aun así, siempre hay una componente vertical y trabajamos contra la gravedad.
Por supuesto, hay un esfuerzo adicional al acelerar, pero la mayor parte del esfuerzo está relacionado con mantener una mayor velocidad (saltos más altos o más frecuentes) en lugar de una pequeña.
Despreciando la resistencia del aire, a nivel del suelo, al correr, sin que tus zapatos resbalen en el suelo, solo tienes fricción estática entre los zapatos y el suelo. Al acelerar normalmente no superas el máximo del coeficiente de rozamiento estático, si lo haces, las zapatillas resbalan en el suelo y tienes rozamiento cinético en lugar de rozamiento estático. Entonces, la fuerza que te acelera es igual y opuesta a las fricciones cinéticas o estáticas.