Charles-Augustin de Coulomb

Ritratto di Charles-Augustin de Coulomb.

Charles-Augustin de Coulomb (14 giugno 1736 – 23 agosto 1806), un ingegnere e fisico francese, scoprì la relazione tra la forza che esiste tra due corpi carichi elettricamente e la distanza che li separa, nota come Legge di Coulomb. Ha anche studiato le forze di attrito e utilizzato una tecnica matematica avanzata chiamata calcolo variazionale per analizzare le forze sui materiali utilizzati nella costruzione.

Equilibrio di torsione di Coulomb.

Biografia

Coulomb è nato ad Angoulême, in Francia. Era il figlio di Henry Coulomb e Catherine Bajet, entrambe le cui famiglie erano situate negli strati più alti della società francese.

Primi anni di vita

Mentre era ancora molto giovane, la famiglia di Coulomb si trasferì a Parigi, dove ricevette l’istruzione nelle arti e nelle scienze al College Mazarin. Coulomb e suo padre si trasferirono a Montpellier dopo che suo padre subì una battuta d’arresto finanziaria. Durante questo periodo, Coulomb presentato alcuni dei suoi primi lavori per la Società delle Scienze in quella città. Tornò a Parigi per il tutoraggio e superò gli esami necessari per il suo ingresso all’Ecole du Genie nella città di Mezieres nel 1760.

Carriera professionale e ricerca precoce

Dopo la laurea nel 1761, assunse la posizione di tenente nell’esercito francese come ingegnere militare. Il suo primo grande progetto fu quello di rafforzare le fortificazioni sull’isola di Martinica nelle Indie occidentali francesi. La sua salute ha subito battute d’arresto durante i tre anni trascorsi in questo compito che lo avrebbe influenzato per il resto della sua vita.

In un documento del 1773, Coulomb applicato la sua abilità matematiche per una serie di problemi di costruzione utilizzando il calcolo variazionale. Alcune delle tecniche di cui ha scritto, tra cui una teoria a cuneo scorrevole della meccanica del suolo, sono ancora in uso oggi. Cinque anni dopo, ha presentato un documento per l’Academie des Sciences, riportando la ricerca che aveva fatto sulla bussola magnetica utilizzando un equilibrio di torsione, un dispositivo che utilizza la forza generata dalla torsione di un filo sottile per misurare altre forze. Per questo lavoro ha condiviso il Gran Premio della Academie des Sciences nel 1777.

Legge quadrata inversa per corpi elettricamente caricati

Nel 1779, Coulomb iniziò i lavori per la costruzione di un forte a Rochefort. Ma ha anche trovato il tempo di sperimentare sulla meccanica, scrivendo “The Theory of Simple Machines”, per il quale è stato premiato con il Grand Prix. Ha poi rivolto la sua attenzione alle ricerche su elettricità e magnetismo, presentando una media di un documento di un anno in sette anni a partire dal 1785. Fu durante questo periodo che mostrò, usando il suo equilibrio di torsione precedentemente perfezionato, che la forza elettrica tra i corpi carichi varia inversamente come il quadrato della distanza tra loro, ed è porportional alla carica di ciascuno, essendo una forza attraente per cariche opposte e una forza repellente per cariche dello stesso tipo. Ha anche dimostrato che i non conduttori passano l’elettricità in una certa misura.

Dai primi anni del 1780 al primo decennio del 1800, Coulomb ha continuato ad essere coinvolto con la vita pubblica come la politica turbolenta di quei tempi permesso. Ha riferito su canale e porto opere in Bretagna nel 1784, è stato posto a capo delle fontane del Re lo stesso anno. Ha anche svolto un ruolo nel garantire l’acqua di Parigi suppply. Nel bel mezzo della rivoluzione francese, si ritirò dal Corpo del Genio e continuò le sue ricerche da una casa a Blois. Nel 1790, il suo primo figlio nacque da Louise Francoise LeProust Desormeaux, che avrebbe sposato nel 1802 dopo la nascita del secondo figlio della coppia. Da quel momento fino al 1806, è stato, come ispettore generale della pubblica istruzione, strumentale nella creazione di licei in tutto il paese. Coulomb, essendo di cattiva salute nei suoi ultimi anni, morì nel 1806.

Realizzazioni scientifiche

Coulomb si distingue nella storia della meccanica e dell’elettricità e del magnetismo. Nel 1779, pubblicò un’importante indagine sulle leggi dell’attrito (Teoria delle macchine semplici, tenendo conto dell’attrito delle loro parti e della rigidità delle corde), che fu seguita 20 anni dopo da un libro di memorie sulla viscosità.

Nel 1784 apparve la sua ricerca teorica e sperimentale sulla forza torsionale e l’elasticità dei fili metallici (Storia della Royal Academy of Sciences, 229-269, 1784). Questo libro di memorie conteneva una descrizione di diverse forme del suo equilibrio di torsione. Utilizzò lo strumento con grande successo per lo studio sperimentale della distribuzione della carica sulle superfici, e delle leggi della forza elettrica e magnetica.

Nel 1785, Coulomb presentò le sue tre relazioni sull’elettricità e il magnetismo:

– Premier Mémoire sur l’Electricité et le Magnétisme, Histoire de l’Académie Royale des Sciences, 569-577, 1785. In questa pubblicazione Coulomb descrive ” Come costruire e utilizzare un equilibrio elettrico (equilibrio di torsione) basato sulla proprietà dei fili metallici di avere una forza di torsione di reazione proporzionale all’angolo di torsione.Coulomb ha anche determinato sperimentalmente la legge delle forze che due corpi elettrificati dello stesso tipo di elettricità esercitano l’uno sull’altro.”

– Sécond Mémoire sur l’Electricité et le Magnetisme, Histoire de l’Académie Royale des Sciences, 578-611, 1785. In questa pubblicazione Coulomb svolge la ” determinazione secondo cui le leggi agiscono sia i fluidi magnetici che quelli elettrici, sia per repulsione che per attrazione.”

– Third Dissertation on Electricity and Magnetism, History of the Royal Academy of Sciences, 612-638, 1785. “Sulla quantità di elettricità che un corpo isolato perde in un certo periodo di tempo , sia per contatto con aria meno umida, sia nei supporti più o meno idio-elettrici.”

Coulomb spiegò le leggi di attrazione e repulsione tra cariche elettriche e poli magnetici, anche se non trovò alcuna relazione tra i due fenomeni. Pensava che l’attrazione e la repulsione fossero dovute a diversi tipi di fluidi.

L’unità di carica SI, la legge di coulomb e la legge di Coulomb prendono il suo nome.

Legge di Coulomb

Utilizzando un equilibrio di torsione, Coulomb è stato in grado di misurare la forza elettrostatica tra due oggetti elettricamente carichi di piccole dimensioni. Le sue osservazioni lo hanno portato a scoprire un rapporto matematico che è venuto per essere chiamato legge di Coulomb. Questa legge può essere dichiarata come segue: la grandezza della forza elettrostatica tra due cariche puntiformi è direttamente proporzionale alle grandezze di ciascuna carica e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra le cariche. La formula della Legge di Coulomb è della stessa forma della Legge Gravitazionale di Newton: la forza elettrica di un corpo esercitata sul secondo corpo è uguale alla forza esercitata dal secondo corpo sul primo. Per calcolare l’intensità della forza, potrebbe essere più semplice considerare la semplificato, scalare versione della legge:

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

dove:

F {\displaystyle F\ }è l’intensità della forza esercitata, q 1 {\displaystyle q_{1}\ }è la carica di un corpo, q 2 {\displaystyle q_{2}\ }è la carica che l’altro corpo, r {\displaystyle r\ }è la distanza tra di loro, k C = 1 4 π ż 0 ≈ {\displaystyle k_{C}={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}\approx }8.988×109 N m2 C-2 (m-F-1) è la costante elettrostatica o la forza di Coulomb costante, e ż 0 ≈ {\displaystyle \epsilon _{0}\approx }8.854×10-12 C2 N-1 m-2 (anche F m-1) è la costante dielettrica di spazio libero, chiamato anche elettrico costante, un importante fisico costante.

In unità cgs, la carica unitaria, esu di carica o statcoulomb, è definita in modo che questa costante di forza di Coulomb sia 1.

La forza F {\displaystyle F} agisce sulla linea che collega i due oggetti carichi. Gli oggetti carichi della stessa polarità si respingono a vicenda lungo questa linea e gli oggetti carichi di polarità opposta si attraggono lungo questa linea.

Vedi anche

• Elettricità
• Gravità

• Abbott, David, (ed.). 1984. Il Dizionario biografico degli scienziati. Peter Bedrick. ISBN 0195210832.
• Asimov, Isaac. 1982. L’Enciclopedia biografica della scienza e della tecnologia di Asimov. 2 ° ed. New York: Doubleday. ISBN 0385177712.
• Ferguson, Pamela. 2002. Enciclopedia biografica degli scienziati del World Book. 8a ed. Chicago: Libro mondiale. ISBN 0716676001.
• Gillispie, Charles Coulston. 1975. Dizionario della biografia scientifica. Scribner. ISBN 0684101211.

Questo articolo incorpora il testo dell’Encyclopædia Britannica Undicesima edizione, una pubblicazione ora di pubblico dominio.

Tutti i link recuperati 1 febbraio 2017.

• John J. O’Connor e Edmund F. Robertson. Charles-Augustin de Coulomb all’archivio MacTutor