Charles Coulomb: biografía, aportes, obras
Charles Coulomb (1736-1806) fue un científico francés considerado como el físico más importante de su país natal. Gracias a sus investigaciones y descubrimientos en el campo de la electromagnética, la unidad de carga eléctrica recibe el nombre de culombio (C).
Su carrera científica abarcó varias áreas, entre las que destacan el magnetismo, la electricidad y la fricción. Uno de sus principales aportes fue el desarrollo de la balanza de torsión, con la que pudo medir la fuerza de atracción tanto magnética como eléctrica.
Al medir estas fuerzas, pudo realizar la formulación de las leyes de Coulomb, que establecen que la fuerza existente entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de sus magnitudes, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Su nombre figura en uno de los 72 científicos que están inscritos en las placas metálicas del primer piso de la Torre Eiffel, a modo de homenaje por ser uno de los franceses más importantes.
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Charles Coulomb fue hijo de Henry Coulomb y Catherine Bajet. Nació en la pequeña localidad de Angulema en Francia, el 14 de junio de 1736.
Si bien nació en el seno de una familia de prestigio y holgura económica, cayeron en desgracia producto de una serie de eventos adversos en los que privó la usura y el mal manejo de su capital, lo cual desencadenó en la separación de sus padres.
Sus primeros estudios los realizó en su pueblo natal. Luego se trasladó a París y allí el joven continuó con su formación académica en el conocido Collège Mazarin, donde obtuvo una amplia educación en las materias básicas: matemáticas, humanidades, astronomía, botánica y química.
Recibió educación profesional en la École du Génie en Mézieres, para obtener el título de ingeniero militar junto con el rango de primer teniente, en 1761. Durante su carrera militar sirvió a Francia en distintas oportunidades; una de estas fue en las Indias Occidentales, donde tuvo el importante rol de supervisar la construcción de fuertes en la Martinica.
En esta isla, una vez que fue recuperada por los franceses, Coulomb fue encomendado con la construcción del fuerte Bourbon, con la intención de hacer a esta ínsula mucho más segura y protegerla de cualquier invasión. Esta tarea le ocupó hasta 1772, aproximadamente unos nueve años.
Luego de esto, se dedicó al trabajo investigativo sobre la estática en la arquitectura para presentarlo ante la Academia de Ciencias de París, así se convirtió en corresponsal de esta importante institución en 1974.
En ese momento de su vida obtuvo el primer premio por sus postulados sobre las brújulas magnéticas y por el desarrollo de un estudio avanzado sobre la fricción.
Durante todo su recorrido profesional, Coulomb supo aprovechar sus labores militares junto con sus trabajos científicos. Fue así como en Rochefort, donde estuvo destacado entre 1779 y 1780, utilizó los astilleros como su propio laboratorio para hacer pruebas de mecánica, resistencia de los materiales y fricciones.
En 1781 recibió el premio de la Academia de Ciencias de París por su trabajo sobre las leyes de fricción y la rigidez de las cuerdas, un revolucionario estudio que no fue rebatido en más de un siglo.
En 1786 obtuvo el rango de teniente coronel, con el que se sentía bastante cómodo. Sin embargo, bajo el llamado “Régimen de Terror” en el marco de la Revolución francesa prefirió resguardarse en una recóndita propiedad que tenía en el interior, poniéndose a salvo y dedicándose de forma exclusiva a sus disertaciones científicas.
Luego volvió a París por orden de Napoleón Bonaparte, siendo encargado de la instrucción pública. Sirvió en la Academia de Ciencias de París durante aproximadamente 25 años, y en esa misma institución fue nombrado presidente en 1801, cuando pasó a ser Instituto de Francia.
También contribuyó con el nuevo gobierno francés en la conceptualización, ordenación y aplicación de un sistema métrico decimal de pesos y medidas que brindara un estándar de organización para todas las investigaciones y aplicaciones en el país.
Su desempeño y conocimiento científico lo llevó a participar en el monitoreo de un nuevo sistema de comunicaciones, que sirvió de base para futuros desarrollos en ese campo.
Luego de muchos años de relación, finalmente en 1802 contrajo nupcias con Louise Françoise LeProust, con quien ya había tenido dos hijos. El primero nació en 1790 y el segundo en 1797.
Charles Coulomb falleció en París, a los 70 años de edad un 23 de agosto de 1806, apenas cinco años después de haber comenzado a ejercer el cargo de presidente del Instituto de Francia.
Coulomb fue uno de los principales físicos de toda Francia, gracias a su contribución en el campo de la electricidad y sobre las fuerzas magnéticas, fuerzas de rozamiento, elasticidad de metales y de la seda.
Uno de sus primeros aportes, en 1772, permitió estudiar y conocer la presión a la que son sometidos los muros de contención producto del volumen de la tierra que sostienen. También definió cómo deben equilibrarse las bóvedas en todos los trabajos de construcción para evitar daños en las estructuras.
Estos análisis los realizó durante la construcción del fuerte en Martinica, gracias a los cuales definió la primera aproximación de la tensión tangencial, así como de las leyes de fricción. También marcó un hito de la formulación del método Coulomb para poder evaluar la resistencia de los materiales.
Basó sus experimentos en las fuerzas aplicadas sobre los materiales y su resistencia a la deformación, permitiendo conocer el comportamiento de los mismos. Sirvió así de cuna de las investigaciones en el área de construcción moderna.
Realizó aportaciones también en el campo de la ergonómica, así como en el de la mecánica al analizar cómo es el rozamiento de las máquinas, con lo cual obtuvo nuevamente el reconocimiento de la Academia de Ciencias de París en 1781 por la formulación de las leyes de la fricción.
Si bien durante toda su prolífica carrera científica elaboró más de 25 artículos como corresponsal de la Academia, en los que abordó distintos campos de la física, su mayor contribución a la ciencia es la ley de Coulomb que formuló en 1776.
Esta ley actúa principalmente en las reacciones atómicas y enuncia lo siguiente: “la fuerza entre las cargas eléctricas es proporcional al producto de las cargas individuales, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa”.
Quiere decir que, a medida que las cargas eléctricas tienen una mayor magnitud, tendrán una fuerza de atracción o repulsión mayor, pero que la distancia que las separa tendrá el efecto contrario en una proporción del cuadrado de la misma; es decir, a mayor distancia, menor fuerza.
Enfocado en analizar las fuerzas de atracción o de repulsión de las cargas eléctricas, desarrolló la balanza de torsión. Con esta demostró que se cumple a cabalidad la ley de gravitación que formuló Newton.
En este campo de experimentación comprobó que la atracción y la repulsión eléctrica se verifican sin intervención, a través de una acción a distancia. En este contexto, Coulomb fue defensor de la teoría de los fluidos eléctricos y magnéticos.
Gracias a todos estos estudios, y en particular a la definición matemática de la Ley de Coulomb, el campo de la electricidad y la magnética se convirtieron en una ciencia exacta, lo que lo llevó al sitial de honor que ocupa en la ciencia humana.
Coulomb fue un autor prolífico cuya intención fue documentar y sistematizar todos sus postulados, y también poder presentarlos en la memoria de la Academia de la Ciencia y obtener crédito por ello.
Su primera publicación fue en 1773 bajo el título Sur une application des règles, de maximis et minimis à quelqueproblèmes de statique, relatifs à l’architecture. En esta obra mostraba sus estudios sobre la resistencia de las vigas y de los materiales.
Luego, en 1777 entregó otro artículo a la Academia en el que recogía su invento de la balanza de torsión, además de las investigaciones sobre la brújula y el magnetismo terrestre.
Escribió más de siete tratados sobre electricidad y magnetismo, hasta que en 1785 formuló y presentó la ley que lleva su nombre.
Otras de sus grandes obras fue Teoría de las máquinas simples, que en 1781 le dio el gran premio de la Academia de la Ciencia.
En el texto habla de este tipo de máquinas como dispositivos en los cuales se varía la magnitud o la dirección de la fuerza y se cumple la ley de la conservación de la energía, pues nada se destruye, solo se transforma. Principalmente, las máquinas simples son plano inclinado, palanca y poleas.
Sobre la electricidad y el magnetismo es una de sus publicaciones más memorables. En ella condensa gran parte de su trabajo en este importante campo de la física y por la que ha recibido gran parte de su reconocimiento, como por ejemplo, que la unidad de carga eléctrica recibe el nombre de culombio.
El culombio o coulomb es la medida utilizada en el sistema métrico internacional para definir la cantidad de electricidad o de carga transportada en un segundo por una corriente de un amperio.
También tiene una relación definida científicamente en cantidad de veces de la carga elemental, pudiendo ser positivo o negativo.
Coulomb presentó 25 memorias que condensan sus trabajos de investigación, las cuales recopiló entre 1781 y 1806 para consignarlos ante la Academia.
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