Biografia
Il padre di Charles Augustin Coulomb era Henry Coulomb e sua madre era Catherine Bajet. Entrambi i suoi genitori provenivano da famiglie che erano ben noti nei loro campi. La famiglia di suo padre era importante nella professione legale e nell’amministrazione della regione della Linguadoca in Francia, e anche la famiglia di sua madre era piuttosto ricca. Dopo essere cresciuto ad Angoulême, la capitale dell’Angoumois nel sud-ovest della Francia, la famiglia di Coulomb si trasferì a Parigi. A Parigi entrò al Collège Mazarin, dove ricevette una buona formazione classica in lingua, letteratura e filosofia, e ricevette i migliori insegnamenti disponibili in matematica, astronomia, chimica e botanica.
In questa fase della sua educazione ci fu una crisi per Coulomb. Nonostante la buona reputazione di suo padre, aveva fatto speculazioni finanziarie senza successo, aveva perso tutti i suoi soldi e si trasferì da Parigi a Montpellier. La madre di Coulomb rimase a Parigi, ma Coulomb ebbe un disaccordo con lei sulla direzione che la sua carriera avrebbe dovuto prendere, così lasciò Parigi e andò a Montpellier a vivere con suo padre. In questa fase Coulomb gli interessi sono stati principalmente in matematica e astronomia e, mentre a Montpellier ha aderito alla Società delle Scienze nel marzo 1757 e leggere diversi documenti su questi argomenti per la Società.
Coulomb voleva entrare all’École du Génie di Mézières, ma si rese conto che per riuscire a superare gli esami di ammissione aveva bisogno di essere istruito. Nell’ottobre del 1758 si recò a Parigi per ricevere il tutoraggio necessario per sostenere gli esami. Camus era stato nominato esaminatore per le scuole di artiglieria nel 1755 ed era il suo Cours de mathématiques Cou che Coulomb studiato per diversi mesi. Nel 1758 Coulomb ha preso gli esami stabiliti da Camus che ha superato ed è entrato l’École du Génie a Mézières nel febbraio 1760. Formò una serie di importanti amicizie in questo periodo che furono importanti nel suo lavoro scientifico successivo, uno con Bossut che fu il suo insegnante a Mézières e l’altro con Borda.
Coulomb laureato nel novembre 1761. Ora era un ingegnere addestrato con il grado di tenente nel Corps du Génie. Nei successivi venti anni fu inviato in una varietà di luoghi diversi dove fu coinvolto nell’ingegneria, nella progettazione strutturale, nelle fortificazioni, nella meccanica del suolo e in molte altre aree. Il suo primo incarico è stato a Brest, ma nel febbraio 1764 è stato impostato a Martinica nelle Indie Occidentali. La Martinica cadde sotto la sovranità della Francia sotto Luigi XIV nel 1658. Tuttavia Martinica è stato attaccato da un certo numero di flotte straniere nel corso degli anni successivi. Gli olandesi lo attaccarono nel 1674 ma furono cacciati, così come gli inglesi nel 1693 e gli inglesi di nuovo nel 1759. Martinica è stato finalmente catturato dagli inglesi nel 1762, ma sono stati restituiti alla Francia secondo i termini del Trattato di Parigi nel 1763. I francesi tentarono quindi di rendere l’isola più sicura costruendo un nuovo forte.
Coulomb fu incaricato della costruzione del nuovo Forte Bourbon e questo compito lo occupò fino al giugno 1772. E ‘ stato un periodo durante il quale ha mostrato il lato pratico della sua abilità di ingegneria che sono stati necessari per organizzare la costruzione, ma le sue esperienze avrebbe giocato un ruolo importante nelle successive memorie teoriche ha scritto sulla meccanica. Per quanto riguarda la salute di Coulomb è stato interessato questi sono stati anni difficili e le malattie che ha sofferto mentre sulla Martinica lo ha lasciato in cattive condizioni di salute per il resto della sua vita.
Al suo ritorno in Francia, Coulomb fu inviato a Bouchain. Tuttavia, egli ora ha iniziato a scrivere importanti opere sulla meccanica applicata e ha presentato il suo primo lavoro per l’Académie des Sciences a Parigi nel 1773. Questo lavoro, Sur une application des règles, de maximis et minimis à quelque problèmes de statique, relatifs à l’architecture was è stato scritto (nelle parole di Coulomb, vedi per esempio ):-
… determinare, per quanto una combinazione di matematica e fisica lo consentirà, l’influenza dell’attrito e della coesione in alcuni problemi di statica.
Forse il fatto più significativo di questo libro di memorie da un punto di vista matematico è l’uso di Coulomb del calcolo delle variazioni per risolvere i problemi di ingegneria. Come scrive Gillmor in: –
In questo libro di memorie del 1773 c’è quasi un imbarazzo di ricchezze, poiché Coulomb procedette a discutere la teoria della rottura completa dei moli in muratura, la progettazione di archi a volta e la teoria della pressione terrestre. In quest’ultimo ha sviluppato una teoria generalizzata cuneo scorrevole della meccanica del suolo che rimane in uso oggi nella pratica di ingegneria di base. Una ragione, forse, per la relativa negligenza di questa parte del lavoro di Coulomb è stato che ha cercato di dimostrare l’uso del calcolo variazionale nella formulazione di metodi di approccio ai problemi fondamentali in meccanica strutturale, piuttosto che per dare soluzioni numeriche a problemi specifici.
È spesso il caso che un uso sofisticato della matematica in un’applicazione in un’area in cui la maggior parte ha meno sofisticazione matematica, dà al lavoro un valore a lungo termine che non è spesso visto al momento. Il libro di memorie è stato certamente molto apprezzato dalla Académie des Sciences per lo ha portato ad essere nominato come Bossut corrispondente il 6 luglio 1774. Da Bouchain, Coulomb è stato poi inviato a Cherbourg. Mentre era lì ha scritto un famoso libro di memorie sulla bussola magnetica che ha presentato per il Gran Premio della Académie des Sciences nel 1777.
Questo documento del 1777 ha vinto Coulomb una parte del premio e conteneva il suo primo lavoro sulla bilancia di torsione:-
… la sua soluzione semplice ed elegante al problema della torsione nei cilindri e il suo uso dell’equilibrio di torsione nelle applicazioni fisiche furono importanti per numerosi fisici negli anni successivi. … Coulomb ha sviluppato una teoria della torsione in fili di seta e capelli sottili. Qui fu il primo a mostrare come la sospensione di torsione potesse fornire ai fisici un metodo per misurare con precisione forze estremamente piccole.
Un altro episodio interessante si è verificato durante il periodo che Coulomb trascorso a Cherbourg. Robert-Jacques Turgot fu nominato controllore generale da Luigi XVI il 24 agosto 1774. Iniziò a sentirsi minacciato dai suoi avversari politici nel 1775 e iniziò una serie di riforme. Tra questi c’era la riforma del Corps du Génie e Turgot ha chiesto memorie sulla sua possibile riorganizzazione. Coulomb ha presentato un libro di memorie dando le sue idee ed è un’opportunità affascinante per capire le sue opinioni politiche. Coulomb voleva che lo stato e l’individuo svolgessero ruoli uguali. Egli ha proposto che il Corps du Génie in particolare, e tutto il servizio pubblico in generale, dovrebbe riconoscere i talenti dei suoi singoli membri nella promozione all’interno dell’organizzazione.
Nel 1779 Coulomb fu inviato a Rochefort per collaborare con il marchese de Montalembert nella costruzione di un forte interamente in legno nei pressi dile d’Aix. Come Coulomb, il marchese di Montalembert aveva una reputazione di ingegnere militare che progettava fortificazioni, ma il suo lavoro innovativo era stato criticato da molti ingegneri francesi :-
Vedendo le fortezze come nient’altro che immense batterie permanenti progettate per versare un fuoco travolgente sugli eserciti attaccanti, Montalembert semplificò gli intricati disegni geometrici di Vauban e si affidò a semplici strutture poligonali, spesso con forti periferici distaccati invece di bastioni sporgenti.
Durante il suo periodo a Rochefort, Coulomb portato avanti la sua ricerca in meccanica, in particolare utilizzando i cantieri navali di Rochefort come laboratori per i suoi esperimenti. I suoi studi in attrito a Rochefort ha portato a Coulomb grande lavoro sulla attrito Théorie des machines simples-che gli ha vinto il Grand Prix dalla Académie des Sciences nel 1781. In questo libro di memorie Coulomb: –
… ha studiato sia l’attrito statico che dinamico delle superfici di scorrimento e l’attrito nella piegatura dei cavi e nel rotolamento. Dall’esame di molti parametri fisici, ha sviluppato una serie di equazioni a due termini, il primo termine una costante e il secondo termine che varia con il tempo, la forza normale, la velocità o altri parametri.
A causa di questo lavoro premiato, gli autori di write:-
I contributi di Coulomb alla scienza dell’attrito furono eccezionalmente grandi. Senza esagerazione, si può dire che ha creato questa scienza.
Infatti questo libro di memorie del 1781 cambiò la vita di Coulomb. È stato eletto alla sezione meccanica dell’Académie des Sciences come risultato di questo lavoro, e si è trasferito a Parigi dove ora ha un posto permanente. Non ha mai più preso su qualsiasi progetto di ingegneria, anche se ha fatto rimanere come consulente in materia di ingegneria, e ha dedicato la sua vita da questo punto in poi alla fisica piuttosto che ingegneria. Scrisse sette importanti trattati sull’elettricità e il magnetismo che presentò all’Académie des Sciences tra il 1785 e il 1791. Questi sette documenti sono discussi in cui l’autore mostra che Coulomb:-
… aveva ottenuto alcuni risultati notevoli utilizzando il metodo di equilibrio di torsione: legge di attrazione e repulsione, le cariche elettriche punto, poli magnetici, distribuzione di energia elettrica sulla superficie dei corpi carichi e altri. Viene esaminata e discussa l’importanza della legge di Coulomb per lo sviluppo dell’elettromagnetismo.
In questi ha sviluppato una teoria di attrazione e repulsione tra i corpi della stessa e opposta carica elettrica. Dimostrò una legge quadrata inversa per tali forze e continuò ad esaminare conduttori e dielettrici perfetti. Ha suggerito che non c’era un dielettrico perfetto, proponendo che ogni sostanza ha un limite oltre il quale condurrà l’elettricità. Questi documenti fondamentali hanno avanzato il caso di un’azione a distanza tra le cariche elettriche in modo simile alla teoria della gravitazione di Newton basata sull’azione a distanza tra le masse.
Questi documenti su elettricità e magnetismo, anche se il più importante del lavoro di Coulomb in questo periodo, sono stati solo una piccola parte del lavoro ha intrapreso. Presentò venticinque memorie all’Académie des Sciences tra il 1781 e il 1806. Coulomb ha lavorato a stretto contatto con Bossut, Borda, de Prony, e Laplace in questo periodo. Sorprendentemente ha partecipato al lavoro di 310 comitati dell’Accademia. Fu ancora coinvolto in progetti di ingegneria come consulente, il più drammatico dei quali fu il suo rapporto sui miglioramenti del canale e del porto in Bretagna nel 1783-84. Egli era stato premuto in questo compito contro il suo giudizio migliore e ha finito per prendere la colpa quando le critiche sono state fatte e ha trascorso una settimana in prigione nel novembre 1783.
Ha anche intrapreso servizi per i rispettivi governi francesi in vari campi come l’istruzione e la riforma degli ospedali. Nel 1787 fece un viaggio in Inghilterra per riferire sulle condizioni negli ospedali di Londra. Nel luglio 1784 fu incaricato di occuparsi delle fontane reali e prese in carico gran parte dell’approvvigionamento idrico di Parigi. Il 26 febbraio 1790 nacque il primo figlio di Coulomb, anche se non era sposato con Louise Françoise LeProust Desormeaux, che era la madre di suo figlio.
Quando la Rivoluzione francese è iniziata nel 1789 Coulomb era stato profondamente coinvolto con il suo lavoro scientifico. Molte istituzioni furono riorganizzate, non tutte a piacimento di Coulomb, e si ritirò dal Corps du Génie nel 1791. All’incirca nello stesso periodo in cui l’Académie des Sciences fu abolita nell’agosto del 1783, fu rimosso dal suo ruolo di responsabile dell’approvvigionamento idrico e, nel dicembre del 1793, anche il comitato dei pesi e delle misure in cui prestava servizio fu sciolto. Coulomb e Borda si ritirarono in campagna per fare ricerche scientifiche in una casa che possedeva vicino a Blois.
L’Académie des Sciences fu sostituita dall’Institut de France e Coulomb tornò a Parigi quando fu eletto all’Istituto nel dicembre 1795. Il 30 luglio 1797 nacque il suo secondo figlio e, nel 1802, sposò Louise Françoise LeProust Desormeaux, la madre dei suoi due figli. Abbiamo già detto che Coulomb è stato coinvolto con i servizi per l’istruzione. Questi sono stati in gran parte tra il 1802 e il 1806, quando è stato ispettore generale della pubblica istruzione e, in quel ruolo, è stato principalmente responsabile per la creazione di lycées in tutta la Francia.
Concludiamo citando il tributo a lui tributato da Biot che scrisse:-
È a Borda e a Coulomb che si deve la rinascita della fisica vera in Francia, non una fisica prolissa e ipotetica, ma quella fisica ingegnosa ed esatta che osserva e confronta tutto con rigore.