Charles Augustin de Coulomb (1736 - 1806)

Charles Augustin de Coulomb (1736 - 1806)

Século XVII. Homens como Galileu, Pascal, Descartes, Huygens e, sobretudo, Newton encarregam-se da difícil tarefa de enterrar os dogmas da doutrina escolástica e desenvolver os métodos de investigação e raciocínio sobre os quais se assentaria a ciência moderna.

Essa revolução científica - que se desenrolou até os inícios do século seguinte - atingiu principalmente os campos da mecânica e da ótica. Foi nesses ramos da física que surgiram obras de importância máxima, desde logo tomadas como modelos de análise experimental e indução teórica.

Entretanto, os progressos nos domínios da eletricidade e do magnetismo manter-se-iam ainda muito lentos durante algumas dezenas de anos. É somente no final do século XVIII que a introdução de medidas quantitativas consegue encaixar a eletricidade e o magnetismo no quadro da "ciência newtoniana".

Diversas foram as razões apontadas para esse atraso, em relação à mecânica e também à ótica. Entre elas, a dificuldade de se realizarem experiências eletrostáticas e a complexidade das interações entre ímãs. Um outro motivo foi a persistência das imagens herdadas dos antigos, imagens essas puramente qualitativas e, em geral, falsas.

Na mudança radical operada na abordagem da eletricidade e do magnetismo, desempenharam um papel decisivo Franklin, Cavendish e, principalmente, Coulomb. O primeiro definira a carga elétrica - ou quantidade de eletricidade - mas não foi capaz de medi-la. É com Cavendish que se inicia o salto do qualitativo para o quantitativo. Coube a Coulomb completar esse salto.

Sobre Coulomb, Maxwell comenta: "É notável que nenhuma das experiências de Coulomb coincida com uma experiência de Cavendish. O método de Coulomb pertence-lhe inteiramente. . ."

Entretanto, da mesma forma que Cavendish, Coulomb domina plenamente os métodos positivos que alguns sucessores de Newton tiveram tanta dificuldade em aplicar. É, ao mesmo tempo, hábil experimentador e profundo teórico. Suas memórias obedecem, quase sempre, a uma ordem invariável: preliminares teóricas, fundadas em conhecimentos anteriores, planos de trabalho, descrição dos aparelhos, relato das experiências, resultados numéricos, conseqüências teóricas, novas experiências inspiradas pelos dados obtidos, e assim por diante; chega depois às conclusões finais e refere-se às possíveis aplicações práticas.

Charles Augustin de Coulomb nasceu a 14 de junho de 1736, em Angoulême. Seu pai - Henri Coulomb - ocupava então o cargo de inspetor dos domínios do rei. Alguns anos mais tarde abandonou essa função e retirou-se para sua cidade natal - Montpellier. Sua mulher ficou em Paris e, com ela, o pequeno Charles, que ali freqüentou o Colégio das Quatro Nações e o Colégio Real.

Em 1758, também Charles Augustin deixou Paris para ir juntar-se ao pai. Deste conseguiu autorização para alistar-se na Arma de Engenharia.

Sua carreira militar encerrou-se com a nomeação para subtenente da École cle Métiers, em 1760; no ano seguinte, terminou o curso de engenharia. Viajou, algum tempo depois, para a Martinica, como diretor dos trabalhos de fortificação daquela ilha. Sua permanência nas Antilhas foi, porém, bastante curta: não conseguiu adaptar-se ao clima tropical, e retornou à França gravemente doente.

Já recuperado, Coulomb assumiu a direção das obras de fortificação que estavam sendo realizadas em Rochefort, na ilha de Aix e em Cherbourg, ocupando-se também de pesquisas científicas. Desses estudos nasceram, em 1773, as bases da teoria da resistência dos materiais e, seis anos mais tarde, alguns trabalhos sobre o atrito. Neste último campo, Coulomb foi particularmente influenciado por Guillaume Amontons, que, em 1699, enunciara a lei da proporcionalidade do atrito à pressão dos corpos em contato. Baseou-se também nos trabalhos de Camus e Desaguliers, que haviam mostrado que o atrito estático é superior ao atrito dinâmico.

Comparando as teorias de seus predecessores, selecionando e estendendo as informações que se conciliavam com seu raciocínio, Coulomb formula, nos seguintes termos, a lei do atrito: "Para puxar um fardo pesado sobre um plano horizontal, é necessário despender uma força proporcional a seu peso, aumentada de uma pequena constante que é função da 'coerência' das suas superfícies".

A incursão de Coulomb no campo do atrito pode ser interpretada mais como satisfação de uma exigência da Academia de Ciências - que então pedia experiências novas, aplicáveis às polias e cabrestantes utilizados na marinha - como contribuição puramente científica.

Essa exigência, porém, justifica a motivação que atraiu Coulomb para o magnetismo. Foi em 1777 que ele publicou a memória "Pesquisas sobre a Melhor Maneira de Fabricar Agulhas Imantadas". Nela estabelece, com base nas experiências realizadas anteriormente pelo holandês Musschenbroek e, principalmente, em suas próprias, dois princípios fundamentais: o campo magnético terrestre é uniforme em um dado lugar; sua ação sobre um ímã reduz-se a um binário proporcional ao seno do ângulo que o ímã determina com sua orientação de equilíbrio.

Tais princípios refletem claramente a preocupação de Coulomb em expor, em termos newtonianos, a teoria das ações magnéticas. É ainda nessa memória de 1777 que ele escreve: "A direção de uma agulha imantada não pode depender de uma 'torrente fluida' ... A experiência prova que não são de modo algum os 'turbilhões' que produzem os diferentes fenômenos de imantação e que, para explicá-los, cumpre recorrer a forças atrativas e repulsivas da mesma natureza daquelas de que somos forçados a nos servir para explicar o peso dos corpos e a física celeste".

Partindo desses princípios, Coulomb formula a equação dos movimentos de uma agulha imantada no campo terrestre; integra-a para as pequenas oscilações e mostra que se pode deduzir, a partir de seu período, o momento da força de imantação; afirma ainda ser possível comparar entre si os momentos magnéticos de diversos ímãs.

Empreende então uma série de medidas das oscilações de ímãs suspensos por finos fios. Para isso, Coulomb constrói uma balança que se tornaria célebre: a balança de torção.


(Balança de torção de Coulomb)

Ao interesse pelo magnetismo rapidamente se associam as pesquisas no campo elétrico, Foi em 1785 que Coulomb apresentou à Academia Real de Ciências três memórias: as duas primeiras tratavam da lei que rege as forças de atração e repulsão entre duas cargas elétricas e magnéticas. Essa lei, conhecida atualmente como Lei de Coulomb, é expressa matematicamente como:


Onde k é uma constante de proporcionalidade e q1 e q2 representam cargas elétricas puntiformes, situadas à distância d uma da outra.

A primeira dessas memórias continha ainda a descrição da balança de torção usada na comprovação experimental da lei, limitada, porém, ao caso da repulsão elétrica; no segunda memória, a verificação estendia-se ao caso da atração.

A terceira memória da série de 1785 ocupava-se da dispersão elétrica. A descrição do mecanismo desse fenômeno que, segundo Coulomb, era inevitável, dada a extrema dificuldade em encontrar corpos isolantes na natureza, agravada pela ação do próprio ar - foi mantida e aceita até que surgiu a teoria da ionização, já no século XIX.

A formulação de Coulomb a respeito dessa dispersão continha uma lei - "a perda de eletricidade por parte de um corpo é proporcional à sua densidade elétrica" - nascida do seguinte raciocínio: uma molécula de ar, ao entrar em contato com um corpo eletrizado, carrega-se com carga de igual sinal, sendo portanto repelida; ao afastar-se, leva consigo a carga que roubou do corpo; esse processo repete-se em seqüência e, enquanto ocorre, o corpo perde sua carga inicial.

Abandonado o problema da dispersão, Coulomb pisa no terreno da distribuição da eletricidade em um condutor. Suas experiências a respeito, bem como as fundamentações teóricas, são comunicadas à Academia na memória de 1786. Nela, Coulomb defende que a distribuição da eletricidade na superfície de um condutor independe de sua natureza química, sendo regulada unicamente pela lei da atração e da repulsão.

As duas memórias seguintes - de 1787 e 1788 - apresentam uma solução aproximada de diversos problemas de distribuição da eletricidade em condutores e, ainda, a variação da densidade elétrica de dois condutores em contato.

Com estas duas memórias - que, juntamente com as anteriores, constituem o primeiro alicerce sólido da eletrostática experimental e matemática -, Coulomb alcança a estatura que o transformará em influenciador direto de físico-matemáticos como Poisson e Lord Kelvin.

Em seus últimos trabalhos (1789 -1801), Coulomb retoma o estudo do magnetismo. Consegue então definir, embora vagamente, os conceitos de imantação ou polarização magnética.

Intui também, e com bastante precisão, aquilo que, no final do século XIX, foi chamado de ponto de Curie - temperatura acima da qual as substâncias perdem as propriedades ferromagnéticas.

Coulomb morreu em Paris, a 23 de agosto de 1806, e seu nome foi dado a uma unidade elétrica.


Fonte:
http://br.geocities.com/saladefisica3/biografias/coulomb.htm

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