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Fisico e ingegnere militare, enunciò le leggi dell'elettrostatica e della magnetostatica.
Attirò l'attenzione di tecnici
e scienziati con una memoria teorico-sperimentale del 1776, nella quale
studiava problemi di statica architettonica, e in particolare di
statica delle volte. Nel 1777, come ricerca collaterale a uno studio
sulla calamitazione, eseguì una serie di esperimenti sulla forza
elastica di torsione dei fili metallici e di seta, e ne dedusse che la
forza elastica di torsione è proporzionale all'angolo di torsione.
Già da qualche tempo i tecnici
lamentavano il divario tra previsioni teoriche e funzionamento pratico
delle macchine in uso, dovuto alle scarse nozioni sull'attrito.
Pertanto, nel 1779 l'Acadèmie des Sciences di Parigi bandì un concorso
sull'attrito, ripetuto nel 1781 con premio doppio, prescrivendo che le
leggi fossero dedotte da "nuove esperienze fatte in grande". Coulomb
partecipò al concorso e lo vinse con una memoria divenuta classica, dal
titolo Théorie des machines simples, en ayant egard au frottement de leurs parties et à la roideur des cordages.
La memoria è divisa in due
parti: la prima è dedicata all'attrito radente, al distacco e dinamico;
la seconda alla rigidità delle funi.
Riprese lo studio della
torsione elastica dei fili, con un dispositivo sperimentale consistente
in un peso cilindrico con asse verticale sospeso ad un filo metallico,
la cui torsione provocava l'oscillazione del peso intorno al proprio
asse: dal periodo di oscillazione Coulomb risaliva alla forza di
torsione. Stabilì così non solo le leggi di torsione elastica dei fili,
tuttora valide, ma fu condotto anche ad ideare uno strumento per la
misura di forze piccolissime: la bilancia di torsione, di cui
Coulomb costruì un primo modello per la misura dell'attrito tra liquidi e
solidi, perfezionato più tardi (1802) nel metodo di smorzamento delle
oscillazioni di un disco disposto orizzontalmente nel liquido.
Ma l'applicazione più
importante, che dette all'elettrologia il suo fondamento matematico, fu
la costruzione di una bilancia elettrica e di una bilancia magnetica,
descritte e impiegate nelle sette memorie, dal 1785 al 1789, che resero
celebre il nome di Coulomb.
L'impiego di queste bilance e
il "metodo delle oscillazioni" condussero Coulomb a enunciare le leggi
elettrostatica e magnetostatica che portano il suo nome; a studiare la
dispersione elettrica nell'aria e nei sostegni isolanti; ad accertare
mediante l'impiego del "piano di prova", che l'elettricità si porta alla
superficie dei conduttori, come aveva dimostrato, fin dal 1769 G.B.
Beccaria; a determinare la variazione della densità elettrica sulla
superficie di un conduttore o di più conduttori a contatto, giungendo al
teorema (da lui enunciato esplicitamente) noto col suo nome (la forza
elettrica in un punto della superficie di un conduttore è proporzionale
alla densità elettrica).
Inquadrò, infine, i fenomeni
magnetici in una nuova teoria dualistica, che riscosse quasi unanimi
consensi fra i fisici della prima metà del XIX secolo. Postulava
l'esistenza di due fluidi magnetici, entrambi attivi, che la
calamitazione non separa alle estremità dei magneti, come aveva supposto
U.T. Aepinus, ma all'estremità di ogni "molecola" di ferro, entro la
quale possono muoversi, ma dalla quale non possono uscire: in
definitiva, ogni magnete è un insieme di magnetini elementari orientati.
Nel 1881 il Congresso internazionale di elettricità di Parigi dette il nome coulomb all'unità pratica di quantità di elettricità.
Con lo scoppio della
rivoluzione (1789) Coulomb, già pervenuto al grado di tenente colonnello
del genio militare, si dimise da tutte le cariche pubbliche e si ritirò
a vita privata nelle vicinanze di Blois.
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