A mi entender, la fricción es la única fuerza externa que actúa sobre el coche. ¿Cómo puede el coche seguir moviéndose uniformemente? ¿Cuáles son las fuerzas externas fuerzas externas que se oponen al rozamiento para que el coche se mueva uniformemente hacia adelante?
Las fuerzas externas que se oponen al movimiento del coche son la resistencia del aire y la resistencia a la rodadura de los neumáticos. Para que el coche se mantenga en movimiento a velocidad constante, la fuerza externa de fricción estática de 2000 N que el suelo ejerce hacia delante sobre el coche debe ser igual a la suma de todas las fuerzas externas que actúan en sentido contrario al movimiento del coche, para que la fuerza neta sea cero.
¿Cuál es la resistencia a la rodadura de los neumáticos? Es diferente de =2000 newton que calculé?
Sí, es diferente.
La fuerza que has calculado es la fuerza de fricción estática que actúa hacia delante (horizontalmente) sobre el coche.
La resistencia a la rodadura se debe a la deformación inelástica que experimenta la goma del neumático cuando se comprime en contacto con la carretera. El resultado es el calentamiento. Es una de las razones por las que el ahorro de combustible es menor cuando los neumáticos están poco inflados. La deformación inelástica del caucho es mayor cuando un neumático está poco inflado.
Perdón, ¿hay fricción cinética entre los neumáticos y el suelo?
No. Además, el rozamiento cinético no es lo mismo que la resistencia a la rodadura. El rozamiento cinético es el que se produce cuando un coche derrapa.
La fricción cinética se produce cuando la fuerza ejercida por el neumático hacia atrás en la carretera alcanza la máxima fuerza de fricción estática posible $F_{s}(max)$ actuando hacia delante en el coche, donde
$$F_{s}(max)=\mu_{s}N$$
Donde $\mu_s$ es el coeficiente de fricción estática y $N$ es la fuerza de reacción vertical de la carretera sobre el neumático. Será igual a la fracción del peso del coche soportada por el neumático.
Como ejemplo, un coche compacto de 1300 kg de masa pesa unos 12.740 N. Si el neumático soporta 1/4 del peso, entonces $N$ =3.185 N. Si el coeficiente de fricción estática es de 0,7, entonces la máxima fuerza de fricción estática posible sería de 9.229 N. Como esto es mayor que la fuerza de fricción estática real de 2.000 N dada en tu ejemplo, el neumático no patinaría, y por lo tanto no habría fricción cinética.
Espero que esto ayude.
