Charles-Augustin de Coulomb

Retrato de Charles-Augustin de Coulomb.

Charles-Augustin de Coulomb (14 de junio de 1736 – 23 de agosto de 1806), ingeniero y físico francés, descubrió la relación entre la fuerza que existe entre dos cuerpos cargados eléctricamente y la distancia que los separa, conocida como la Ley de Coulomb. También estudió las fuerzas de fricción, y utilizó una técnica matemática avanzada llamada cálculo variacional para analizar las fuerzas en los materiales utilizados en la construcción.

Equilibrio de torsión de Coulomb.

Biografía

Coulomb nació en Angoulême, Francia. Era hijo de Henry Coulomb y Catherine Bajet, cuyas familias se encontraban en los estratos superiores de la sociedad francesa.

Primeros años

Mientras aún era muy joven, la familia de Coulomb se mudó a París, donde recibió instrucción en artes y ciencias en el Colegio Mazarino. Coulomb y su padre se mudaron a Montpellier después de que su padre sufriera un revés financiero. Durante este tiempo, Coulomb presentó algunos de sus primeros trabajos a la Sociedad de Ciencias de esa ciudad. Regresó a París para clases particulares, y aprobó los exámenes necesarios para su ingreso a la Ecole du Genie en la ciudad de Mezieres en 1760.

Carrera profesional e investigación temprana

Después de graduarse en 1761, asumió el cargo de teniente en el ejército francés como ingeniero militar. Su primer gran proyecto fue fortalecer las fortificaciones en la isla de Martinica en las Indias Occidentales Francesas. Su salud sufrió contratiempos durante los tres años que pasó en esta tarea que lo afectarían por el resto de su vida.

En un artículo de 1773, Coulomb aplicó sus habilidades matemáticas a una serie de problemas de construcción utilizando el cálculo variacional. Algunas de las técnicas sobre las que escribió, incluida una teoría de cuña deslizante de la mecánica del suelo, todavía se usan hoy en día. Cinco años más tarde, presentó un documento a la Academia de Ciencias, informando de la investigación que había realizado sobre la brújula magnética utilizando una balanza de torsión, un dispositivo que utiliza la fuerza generada al torcer un hilo delgado para medir otras fuerzas. Por este trabajo compartió el Gran Premio de la Academia de Ciencias en 1777.

Ley de cuadrados inversos para cuerpos cargados eléctricamente

En 1779, Coulomb comenzó a trabajar en la construcción de un fuerte en Rochefort. Pero también encontró tiempo para experimentar con la mecánica, escribiendo “La Teoría de las Máquinas Simples”, por la que fue galardonado con el Gran Premio. A continuación, dirigió su atención a las investigaciones sobre electricidad y magnetismo, presentando un promedio de un artículo al año durante siete años a partir de 1785. Fue durante este tiempo que demostró, usando su equilibrio de torsión previamente perfeccionado, que la fuerza eléctrica entre cuerpos cargados varía inversamente como el cuadrado de la distancia entre ellos, y es proporcional a la carga de cada uno, siendo una fuerza atractiva para cargas opuestas y una fuerza repelente para cargas del mismo tipo. También demostró que los no conductores pasan electricidad hasta cierto punto.

Desde principios de la década de 1780 hasta la primera década de la década de 1800, Coulomb continuó involucrado en la vida pública como la turbulenta política de esos tiempos lo permitía. Informó sobre las obras del canal y el puerto en Bretaña en 1784, y fue puesto a cargo de las fuentes del Rey ese mismo año. También desempeñó un papel en asegurar el suministro de agua de París. En medio de la revolución francesa, se retiró del Corps du Genie, y continuó su investigación desde un hogar en Blois. En 1790, su primer hijo nació de Louise Francoise LeProust Desormeaux, con quien se casaría en 1802 después del nacimiento del segundo hijo de la pareja. Desde ese momento hasta 1806, fue, como inspector general de instrucción pública, instrumental en el establecimiento de liceos en todo el país. Coulomb, siendo de mala salud en sus últimos años, murió en 1806.

Logros científicos

Coulomb se distingue en la historia de la mecánica y de la electricidad y el magnetismo. En 1779, publicó una importante investigación de las leyes de la fricción (Teoría de máquinas simples, teniendo en cuenta la fricción de sus partes y la rigidez de las cuerdas), que fue seguida 20 años más tarde por una memoria sobre la viscosidad.

En 1784, apareció su investigación teórica y experimental sobre la fuerza torsional y la elasticidad de los alambres metálicos (History of the Royal Academy of Sciences, 229-269, 1784). Esta memoria contenía una descripción de diferentes formas de su equilibrio de torsión. Utilizó el instrumento con gran éxito para la investigación experimental de la distribución de la carga en las superficies y de las leyes de la fuerza eléctrica y magnética.

En 1785, Coulomb presentó sus tres informes sobre Electricidad y Magnetismo:

– Premier Mémoire sur l’Electricité et le Magnétisme, Histoire de l’Académie Royale des Sciences, 569-577, 1785. En esta publicación, Coulomb describe ” Cómo construir y usar una balanza eléctrica (balanza de torsión) basada en la propiedad de los cables metálicos de tener una fuerza de torsión de reacción proporcional al ángulo de torsión.Coulomb también determinó experimentalmente la ley de las fuerzas que dos cuerpos electrificados del mismo tipo de electricidad ejercen el uno sobre el otro.”

– Sécond Mémoire sur l’Electricité et le Magnetisme, Histoire de l’Académie Royale des Sciences, 578-611, 1785. En esta publicación Coulomb lleva a cabo la “determinación según qué leyes actúan tanto los fluidos magnéticos como los eléctricos, ya sea por repulsión o por atracción.”

– Third Dissertation on Electricity and Magnetism, History of the Royal Academy of Sciences, 612-638, 1785. “Sobre la cantidad de Electricidad que un cuerpo aislado pierde en un determinado período de tiempo, ya sea por contacto con aire menos húmedo, o en los soportes más o menos idio-eléctricos.”

Coulomb explicó las leyes de atracción y repulsión entre las cargas eléctricas y los polos magnéticos, aunque no encontró ninguna relación entre los dos fenómenos. Pensó que la atracción y la repulsión se debían a diferentes tipos de fluidos.

La unidad de carga de la SI, el coulomb y la ley de Coulomb llevan su nombre.

Ley de Coulomb

Usando una balanza de torsión, Coulomb fue capaz de medir la fuerza electrostática entre dos objetos cargados eléctricamente de pequeñas dimensiones. Sus observaciones le llevaron a descubrir una relación matemática que llegó a llamarse la ley de Coulomb. Esta ley puede establecerse de la siguiente manera: la magnitud de la fuerza electrostática entre cargas de dos puntos es directamente proporcional a las magnitudes de cada carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas. La fórmula de la Ley de Coulomb tiene la misma forma que la Ley Gravitacional de Newton: La fuerza eléctrica de un cuerpo ejercida sobre el segundo cuerpo es igual a la fuerza ejercida por el segundo cuerpo sobre el primero. Para calcular la magnitud de la fuerza, puede ser más fácil considerar el simplificado, escalar versión de la ley:

F = k C | q 1 | | q 2 | r 2 {\displaystyle F=k_{C}{\frac {|q_{1}||q_{2}|}{r^{2}}}}

donde:

F {\displaystyle F\ }es la magnitud de la fuerza ejercida, q 1 {\displaystyle q_{1}\ }es la carga de un cuerpo, q 2 {\displaystyle q_{2}\ }es la carga en el otro cuerpo, r {\displaystyle r\ }es la distancia entre ellos, k C = 1 4 π ϵ 0 ≈ {\displaystyle k_{C}={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}\approx }8.988×109 N m2 C-2 (también m F-1) es la constante electrostática o constante de fuerza de Coulomb, y ϵ 0 ≈ {\displaystyle \epsilon _{0}\approx }8.854×10-12 C2 N-1 m-2 (también F m-1) es la permitividad del espacio libre, también llamada constante eléctrica, una constante física importante.

En unidades cgs, la carga unitaria, esu de carga o statcoulomb, se define de modo que esta constante de fuerza de Coulomb es 1.

La fuerza F {\displaystyle F} actúa sobre la línea que conecta los dos objetos cargados. Los objetos cargados de la misma polaridad se repelen entre sí a lo largo de esta línea y los objetos cargados de polaridad opuesta se atraen entre sí a lo largo de esta línea.

Véase también

• Electricidad
• Gravedad

• Abbott, David, (ed.). 1984. The Biographical Dictionary of Scientists (en inglés). Nueva York: Peter Bedrick. ISBN 0195210832.
• Asimov, Isaac. 1982. Asimov’s Biographical Encyclopedia of Science and Technology (en inglés). 2nd ed. Nueva York: Doubleday. ISBN 0385177712.
• Ferguson, Pamela. 2002. World Book’s Biographical Encyclopedia of Scientists (en inglés). 8th ed. Chicago: World Book. ISBN 0716676001.
• Gillispie, Charles Coulston. 1975. Dictionary of Scientific Biography (en inglés). Nueva York: Scribner. ISBN 0684101211.

Este artículo incorpora texto de la Undécima Edición de la Encyclopædia Britannica, una publicación ahora de dominio público.

Todos los enlaces recuperados el 1 de febrero de 2017.

• John J. O’Connor y Edmund F. Robertson. Charles-Augustin de Coulomb en el archivo MacTutor