Физик Кулон Шарль Огюстен

«Кулон Шарль Огюстен»

Шарль Огюстен Кулон ( 1736 1806)

Французский военный инженер и учёный-физик, исследователь электромагнитных и механических явлений; член Парижской Академии наук. Его именем названы единица электрического заряда и закон взаимодействия электрических зарядов.

Биография

Шарль Кулон родился 14 июня1736 г. в Ангулеме, в семье правительственного чиновника. Учился в «Коллеже четырёх наций» . После окончания этого заведения сдал экзамены и в феврале 1760 г. поступил в Военно-инженерную школу в Мезьере, одно из лучших высших технических учебных заведений XVIII века. Окончил Школу в 1761 г., получил чин лейтенанта и был направлен в Брест, где занимался картографическими работами. Затем в течение нескольких лет Кулон служил в инженерных войсках на принадлежавшем Франции острове Мартиника в Форте Бурбон. Много раз тяжело болел. По состоянию здоровья был вынужден вернуться во Францию, служил в Ла-Рошели и Шербуре. В 1781 г. обосновался в Париже. После начала революции в 1789 г. ушёл в отставку и жил в Блуа.

Научная деятельность

В начале 1770-х Кулон активно занялся научными исследованиями. Публиковал работы по технической механике (статика сооружений, теория ветряных мельниц, механические аспекты кручения нитей и т. п.) Кулон сформулировал законы кручения; изобрёл крутильные весы, которые сам же применил для измерения электрических и магнитных сил взаимодействия. В 1781 г. описал опыты по трению скольжения и качения? и сформулировал законы сухого трения. С 1785 по 1789 г. опубликовал семь мемуаров, где сформулировал закон взаимодействия электрических зарядов и магнитных полюсов (закон Кулона), а также закономерность распределения электрических зарядов на поверхности проводника. Ввёл понятия магнитного момента и поляризации зарядов. В 1789 г. у него вышел труд по теории трения скольжения.

Уже после революции Академия наук неоднократно вызывала учёного в Париж для участия в определении мер и весов. Кулон стал одним из первых членов Национального института, заменившего академию. Кулон скончался 23 августа1806 г. в Париже.

mirznanii.com

Шарль Огюстен де Кулон

Шарль Огюстен Кулон (1736-1806)

— выдающийся французский инженер и физик, один из основателей электростатики. Исследовал деформацию кручения нитей, установил ее законы. Изобрел (1784) крутильные весы и открыл (1785) закон, названные его именем. Установил законы сухого трения. Экспериментальные исследования Кулона имели основополагающее значение для формирования учения об электричестве и магнетизме. Член Парижской академии наук.

Ш. Кулон достиг блестящих научных результатов. Закономерности внешнего трения, закон кручения упругих нитей, основной закон электростатики, закон взаимодействия магнитных полюсов — все это вошло в золотой фонд науки. «Кулоновское поле», «кулоновский потенциал», наконец, название единицы электрического заряда «кулон» прочно закрепились в физической терминологии.

Шарль Кулон  родился 14 июня 1736, Ангулем. Скончался 23 августа 1806, в Париже.

Годы учебы

Отец Шарля, Анри Кулон, правительственный чиновник, вскоре после рождения сына переехал с семьей в Париж, где некоторое время занимал доходную должность по сбору налогов, но, пустившись в спекуляции, разорившие его, вернулся на родину, на юг Франции, в Монпелье. Шарль с матерью остался в Париже.

В конце 1740-х годов Шарля поместили в одну из лучших школ того времени для молодых людей дворянского происхождения — «Коллеж четырех наций», известный также как Коллеж Мазарини. Уровень преподавания там был достаточно высок, в частности, большое внимание уделялось математике. Во всяком случае, юный Шарль Кулон  настолько увлекся науками, что решительно воспротивился намерениям его матери избрать для него профессию медика, или, в крайнем случае, юриста. Конфликт стал настолько серьезен, что Шарль покинул Париж и переехал к отцу в Монпелье.

Военный инженер

В этом городе еще в 1706 г. было основано научное общество, второе после столичной академии. В феврале 1757 г. 21-летний Кулон прочитал там свою первую научную работу «Геометрический очерк среднепропорциональных кривых» и вскоре был избран адъюнктом по классу математики.

Но это приносило лишь моральное удовлетворение, нужно было выбирать дальнейший путь. Посоветовавшись с отцом, Шарль избрал карьеру военного инженера. Научное общество Монпелье снабдило Кулона нужными рекомендациями, и после сдачи экзаменов (достаточно трудных, так что подготовка к ним потребовала девяти месяцев занятий с преподавателем) Шарль Кулон в феврале 1760 г. направился в Мезьер, в Военно-инженерную школу, одно из лучших высших технических учебных заведений того времени.

Обучение в школе велось с отчетливо выраженным практическим уклоном: кроме математики, физики и других «теоретических предметов», изучались многие чисто-прикладные дисциплины — от строительного дела и того, что теперь назвали бы «материаловедением», до вопросов организации труда (слушателям поручалось руководство бригадами крестьян, мобилизованных на общественные работы). Шарль Кулон  окончил Школу в 1761.

Хотя отзыв о нем руководителя Школы выглядит местами отнюдь не восторженно («Его работа об осаде хуже средней, рисунки сделаны очень плохо, с подчистками и пометками... Кулон  полагает, как и другие со сходным образом мыслей, что древесину для лафетов и повозок можно просто найти в лесу...»), он, вероятно, был среди лучших выпускников (отмечен денежной премией).

Первые 10 лет службы

Получив чин лейтенанта, Шарль Кулон был направлен в Брест, один из крупных портов на западном побережье Франции. В Бресте Кулону были поручены картографические работы, связанные с возведением и перестройкой укреплений на побережье. Но эта деятельность была довольно непродолжительной.

Меньше, чем через два года Кулону пришлось экстренно включиться в работы по возведению крепости на острове Мартиника в Вест-Индии для защиты его от англичан. Объявленный конкурс на проект укрепления выиграл опытный военный инженер де Рошмор, но этот проект вызвал большой спор, в который был вовлечен и Шарль Кулон . Хотя проект в целом и удалось отстоять, но в него пришлось внести значительные изменения; в частности, ассигнования были уменьшены более чем в два раза. Кулон, оставшийся фактическим руководителем строительства, под началом которого работало почти полторы тысячи человек, оказался перед лицом множества весьма сложных, и далеко не только технических задач. Условия работы были трудными, климат очень тяжелым, людей не хватало, да и те, кто оставался, тяжело болели. Сам Кулон за восемь лет работы на острове тяжело болел восемь раз и впоследствии вернулся во Францию с сильно подорванным здоровьем. Приобретенный им большой опыт достался дорогой ценой собственного здоровья.

После возвращения на родину

Вернувшись во Францию, Шарль Кулон  в 1772 г. получает назначение в Бушен. Условия работы здесь были несравненно более легкие, и появилась возможность вновь активно продолжить научную деятельность. Задачи, которые он решал, относятся к той области, которую назвали бы теперь строительной механикой и сопротивлением материалов. Уже в то время эта область привлекала большое внимание многих физиков и математиков. После возвращения на родину, Кулон, проведя еще довольно большое число новых исследований, послал свой мемуар в Парижскую академию наук, а затем зачитал его на двух заседаниях в марте и апреле 1773. Об этом труде весьма похвально отозвались два академика, которым было поручено его рецензирование (одного из них, Борда, Шарль Кулон  впоследствии спасал в период якобинской диктатуры, пряча его в своем поместье). Для автора это было большой поддержкой.

Но вскоре Кулон увлекся новыми проблемами. В 1775 Парижская академия наук объявила конкурсную задачу: «Изыскание лучшего способа изготовления магнитных стрелок, их подвешивания и проверки совпадения их направления с направлением магнитного меридиана и, наконец, объяснение их регулярных суточных вариации».Что касается последней части задачи, ее решение в то время было явно недоступно (даже о самой причине существования магнитного поля Земли не только тогда, но даже и теперь известно не все!), но вот задача о наилучшем устройстве компаса и, в частности, подвеса магнитной стрелки была актуальна. Она увлекла Кулона.

О том, насколько эта задача была непроста, какую высокую точность требовалось обеспечивать, можно судить хотя бы по следующему факту: подвешенная на тонкой шелковой нити стрелка так чувствительно реагировала на все воздействия, что приходилось защищать ее не только от слабейших воздушных потоков, но даже и от приближения глаза наблюдателя (на стрелке и на теле человека всегда могут оказаться электрические заряды, и их взаимодействие может сказаться на силах).

Чтобы исключить это, Кулон решил заменить шелковые нити металлической проводящей электричество проволокой. Это был шаг, сыгравший в дальнейшем очень большую роль, когда Кулон изобрел и начал использовать крутильные весы. Но пока до этих работ было еще далеко.

В 1777 Шарль Кулон  становится победителем конкурса, посвященного разработке прибора для исследования магнитного поля Земли, и тут же погружается в другую большую работу: в исследование трения. В 1779 (а затем, повторно, в 1781) академия объявила еще один конкурс, посвященный именно трению. Уже в 1780 Кулон представил в академию конкурсную работу «Теория простых машин», которая через год также была удостоена премии. Результаты этой работы базировались на многочисленных экспериментах Кулона, в которых исследовалось как трение между твердыми телами, так и трение в жидкостях и газах. Эти работы Кулон проводил уже в Лилле, куда он был переведен в начале 1780 г. Примерно через год исполнилось его давнишнее желание: произошел перевод в Париж, где 12 декабря 1781 он был избран в академики по классу механики.

В Париже

В столице на Шарля Кулона  почти сразу же обрушилось множество дел, в том числе, и административных. Некоторые из них имели и политическую окраску, и одно из них даже закончилось для Кулона недельным заключением в тюрьму аббатства Сен-Жермен де Пре. Заседания в многочисленных комиссиях, в частности, в Комиссии по каналам в Бретани, оставляли мало времени для науки, и, тем не менее, Кулон представил в 1784 в академию свою работу, которую можно считать весьма важной: мемуар о кручении тонких металлических нитей, а 1785-89 гг. — серию мемуаров по электричеству и магнетизму.

Исследование кручения нитей может показаться имеющим лишь вспомогательное «техническое» значение, но без него были бы невозможны дальнейшие количественные измерения силы взаимодействия электрических зарядов и магнитных полюсов. Как и всегда, труд Шарля Кулона  отличался глубиной и изобретательностью. Так, диаметр очень тонких нитей определялся Кулоном взвешиванием и измерением их длины. Многое из того, что вошло в классические исследования Кулона, можно теперь заметить и в трудах некоторых его предшественников. Так, крутильные весы использовал еще в 1773 выдающийся английский ученый Генри Кавендиш, но он не печатал своих трудов, они были опубликованы лишь столетие спустя.

Важным для решения всей проблемы моментом явилось то, что Кулон понял: нужно исследовать взаимодействие «точечных» заряженных тел, т.е. таких, расстояния между которыми значительно превосходит их размеры. Но и здесь Кулон не был первым. К такой же мысли пришел и англичанин Робайсон (1739-1805), который в результате тщательных опытов пришел к выводу, что сила электрического взаимодействия между телами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, но он сообщил о своих результатах лишь в 1801, значительно позже Кулона.

Впрочем, «закон обратных квадратов» уже давно казался многим почти очевидным. И дело здесь не только в гипнотизирующем примере закона всемирного тяготения великого Ньютона. Другой закон не позволил бы объяснить множество наблюдаемых фактов (например, почему внутри ящика с проводящими стенками, какой бы заряд на него ни помещался, никакое электрическое поле не ощущается).

Закон Кулона известен теперь, наверное, любому школьнику. Но вряд ли многим известно, какое искусство и наблюдательность пришлось проявить исследователю.

Шарль Кулон  заметил попутно, что заряды довольно быстро «стекают» с тел, и правильно объяснил это тем, что воздух обладает некоторой проводимостью. Это обстоятельство осложняло эксперимент, но оно само стало важным открытием. Многие знают, что закон взаимодействия магнитных полюсов, также тщательно изученный Кулоном, внешне очень похож на закон взаимодействия электрических зарядов. Из-за этого электростатика и магнитостатика долго представлялись во всем подобными друг другу, если не считать того удивительного факта, что «магнитные заряды» противоположных знаков почему-то всегда встречаются попарно и никогда — по отдельности. Лишь после работ Ампера выяснилось, что магнитные поля постоянных магнитов обусловлены не тем, что они состоят из огромного числа маленьких магнитиков (как, заметим, полагал и Кулон), а электрическими токами, т.е. движением электрических зарядов.

Современную классическую (т.е. неквантовую) теорию электрических и магнитных явлений часто называют электродинамикой Фарадея и Максвелла. Конечно, в написании этой важнейшей главы физики почетное место занимают и многие другие замечательные ученые, и в числе первых здесь по праву должно быть упомянуто имя Шарля Кулона.

Еще о Шарле Кулоне:

Шарль Огюстен Кулон родился в Ангулеме, который находится на юго-западе Франции. Его отец, Анри Кулон, в свое время пытавшийся сделать военную карьеру, к моменту рождения сына стал правительственным чиновником. Ангулем не был постоянным местом жительства семьи Кулонов, через некоторое время после рождения Шарля она переехала в Париж.

Мать Шарля, урожденная Катрин Баже, происходившая из знатного рода де Сенак, хотела, чтобы ее сын стал врачом. Исходя из итого замысла, она выбрала учебное заведение, которое поначалу посещал Шарль Огюстен — Коллеж четырех наций, известный также как Коллеж Мазарини.

Дальнейшую судьбу Кулона определили события, которые произошли в жизни его семьи. Анри Кулон, не обладавший, видимо, серьезными способностями в финансовой области, разорился, пустившись в спекуляции, вследствие чего был вынужден уехать из Парижа на родину, в Монпелье, на юг Франции. Там проживало много влиятельных родственники, которые могли помочь неудачливому финансисту. Его супруга не желала последовать за мужем и осталась в Париже вместе с Шарлем и с младшими сестрами. Однако юный Кулон недолго прожил с матерью.

Его интерес к математике настолько возрос, что он объявил о решении стать ученым. Конфликт между матерью и сыном привел к тому, что Шарль Кулон покинул столицу и переехал к отцу в Монпелье.

Двоюродный брат отца Луи, занимавший видное положение в Монпелье, знал многих членов Королевского научного общества города. Вскоре обществу он представил своего племянника Шарля.

В феврале 1757 года на заседании Королевского научного общества молодой любитель математики прочел свою первую научную работу «Геометрический очерк среднепропорциональных кривых». Поскольку работа заслужила одобрение членов общества, то вскоре начинающий исследователь был избран адъюнктом по классу математики. В дальнейшем Шарль Кулон принимал активное участие в работе общества и представил еще пять мемуаров — два по математике и три по астрономии. Его интерес к астрономии был вызван наблюдениями, которые он проводил вместе с другим членом Общества Монпелье — де Раттом. Шарль участвовал в наблюдениях кометы и лунного затмения, результаты которых он и представил в виде мемуаров. Интересовали Кулона и теоретические вопросы астрономии: одна из его работ была посвящена определению линии меридиана.

В феврале 1760 года Шарль поступил в Мезьерскую школу военных инженеров. На его счастье, в школе работал преподаватель математики аббат Шарль Боссю, ставший впоследствии известным ученым. Сблизившись с Боссю во время учебы в Мезьере на почве интереса к математике, Кулон в течение многих лет поддерживал с ним дружеские отношения

Еще одним важным источником знаний, пригодившихся в дальнейшем Шарлю Кулону в научной работе, были лекции по экспериментальной физике, которые летом 1760 года начал читать в школе известный французский естествоиспытатель аббат Нолле.

В ноябре 1761 года Шарль окончил Школу и получил назначение — в крупный порт на западном побережье Франции — Брест. Затем он попал на Мартинику. За восемь лет, проведенных там, он несколько раз серьезно болел, но каждый раз возвращался к исполнению своих служебных обязанностей. Болезни эти не прошли бесследно, после возвращения во Францию Кулон уже не мог чувствовать себя совершенно здоровым человеком.

Несмотря на все эти трудности, Кулон очень хорошо справлялся со своими обязанностями. Его успехи в деле строительства форта на Монтгарнье были отмечены повышением в чине - в марте 1770 года он получил чин капитана — по тем временам это можно было рассматривать как очень быстрое продвижение по службе. Вскоре Кулон вновь серьезно заболел и, наконец, подал рапорт с прошением о переводе во Францию.

После возвращения на родину Шарль Кулон получил назначение в Бушей. Здесь он завершает исследование, начатое еще во время службы в Вест-Индии. Хотя Кулон с присущей ему скромностью относил себя к «остальным работникам», в действительности многие идеи, сформулированные им в первой же научной работе, до сих пор рассматриваются специалистами по сопротивлению материалов как основополагающие.

По традиции того времени весной 1773 года Кулон представил свой мемуар в Парижскую академию наук. Он зачитал мемуар на двух заседаниях Академии в марте и апреле 1773 года. Работа была воспринята с одобрением. Академик Боссю, в частности, писал:

«Под этим скромным названием мсье Кулон охватил всю архитектурную статику... Повсюду в его исследовании мы отмечаем глубокое знание анализа бесконечно малых и мудрость в выборе физических гипотез, а также в их применении. Поэтому мы полагаем, что эта работа вполне заслуживает одобрение Академии и достойна публикации в Собрании работ иностранных ученых».

В 1774 году Кулона переводят в крупный порт Шербур. Кулон был рад этому назначению — он считал, что именно в портовом городе военный инженер может найти наилучшее применение своим знаниям и способностям. В Шербуре, где Шарль Кулон служил до 1777 года, он занимался ремонтом ряда фортификационных сооружений. Эта работа оставляла достаточно свободного времени, и молодой ученый продолжил свои научные исследования. Основной темой, которой интересовался в это время Кулон, была разработка оптимального метода изготовления магнитных стрелок для точных измерений магнитного поля Земли. Эта тема была задана на конкурсе, объявленном Парижской академией наук.

Победителями конкурса 1777 года были объявлены сразу двое — шведский ученый ван Швинден, уже выдвигавший работу на конкурс, и Кулон. Однако для истории науки наибольший интерес представляет не глава мемуара Кулона, посвященная магнитным стрелкам, а следующая глава, где анализируются механические свойства нитей, на которых подвешивают стрелки. Ученый провел цикл экспериментов и установил общий порядок зависимости момента силы деформации кручения от угла закручивания нити и от ее параметров: длины и диаметра.

Малая упругость шелковых нитей и волос по отношению к кручению позволяла пренебречь возникающим моментом упругих сил и считать, что магнитная стрелка в точности следует за вариациями склонения. Это обстоятельство и послужило для Шарля Кулона толчком к изучению кручения металлических нитей цилиндрической формы. Результаты его опытов были обобщены в работе «Теоретические и экспериментальные исследования силы кручения и упругости металлических проволок», законченной в 1784 году.

Картина деформаций, нарисованная Кулоном, конечно, во многих своих чертах отличается от современной. Однако общая причина возникновения неупругих деформаций — сложная зависимость сил межмолекулярного взаимодействия от расстояния между молекулами — указана Кулоном правильно. Глубину его идей о природе деформаций отмечали многие ученые XIX веке, в том числе такие известные, как Юнг.

Постепенно Шарль Кулон все сильнее втягивался в научную работу, хотя нельзя сказать, что он безразлично относился к своим обязанностям военного инженера. В 1777 году Кулона снова переводят, теперь на восток Франции в небольшой городок Салэн. В начале 1780 года он уже в Лилле, и везде Кулон находит возможность для проведения научных исследований.

В Лилле Шарль Кулон прослужил недолго. Сбылась его мечта — в первой половине сентября 1781 года военный министр объявил о переводе Кулона в Париж, где он должен был заниматься инженерными вопросами, связанными с печально известной крепостью-тюрьмой Бастилией. 30 сентября он был награжден Крестом Святого Людовика. Оправдались и его надежды, связанные с Парижской академией наук. 12 декабря 1781 года Кулон был избран в академию по классу механики. Переезд в столицу означал не только изменение места службы и круга обязанностей. Это событие привело к качественному изменению тематики научных исследований Кулона

Шарль Кулон провел цикл опытов, в которых изучил важнейшие особенности явления трения. Прежде всего, он исследовал зависимость силы трения покоя от продолжительности контакта тел. Им было установлено, что у одноименных тел, например дерево — дерево, продолжительность контакта сказывается незначительно. При контакте разноименных тел коэффициент трения покоя возрастает в течение нескольких суток. Кулон также отметил так называемое явление застоя: сила, необходимая для перевода тел, находящихся в контакте, из состояния покоя в состояние относительного движения, значительно превосходит силу трения скольжения.

Своими опытами Шарль Кулон заложил основы изучения зависимости силы трения скольжения от относительной скорости соприкасающихся тел. Особое значение работы Кулона для практики состоит в том, что при проведении экспериментов он использовал большие нагрузки, близкие к тем, что встречаются в реальной жизни: их масса доходила до 1000 кг. Эта особенность исследований Кулона обусловила долгую жизнь его результатов — данные измерений, содержавшиеся в мемуаре «Теория простых машин», использовались инженерами на протяжении почти целого столетия. В области теории заслуга Кулона состоит в создании достаточно полной механической картины трения.

К исследованиям на эту тему он вернулся через десять лет. В 1790 году Кулон представил в академию мемуар «О трении в острие опоры». В нем ученый исследовал трение, возникающее при верчении и катании. А в 1784 году Кулон занялся вопросом о внутреннем трении в жидкости. Ученый сумел дать его более полное решение много лет спустя, в работе 1800 года, которая называлась «Опыты, посвященные определению сцепления жидкостей и закона их сопротивления при очень медленных движениях». Особенно тщательно Кулон исследует зависимость силы сопротивления от скорости движения тела. В его опытах скорость движения тела варьируется от долей миллиметра до нескольких сантиметров в секунду - в итоге Шарль Кулон приходит к выводу, что при очень малых скоростях сила сопротивления пропорциональна скорости, при больших скоростях она становится пропорциональной квадрату скорости.

Исследование кручения тонких металлических нитей, выполненное Кулоном для конкурса 1777 года, имело важное практическое следствие — создание крутильных весов. Этот прибор мог использоваться для измерения малых сил различной природы, причем он обеспечил чувствительность, беспрецедентную для XVIII века.

Разработав точнейший физический прибор, Кулон стал искать ему достойное применение. Ученый начинает работу над проблемами электричества и магнетизма. Его семь мемуаров представляют реализацию редкой для XVIII века по широте программы исследований.

Важнейшим результатом, полученным Кулоном в области электричества, было установление основного закона электростатики — закона взаимодействия неподвижных точечных зарядов. Экспериментальное обоснование знаменитого «закона Кулона» составляет содержание первого и второго мемуаров. Там ученый формулирует фундаментальный закон электричества:

«Сила отталкивания двух маленьких шариков, наэлектризованных электричеством одной природы, обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами шариков».

В третьем мемуаре Кулон обратил внимание на явление утечки электрического заряда. Основным результатом стало установление экспоненциального закона убывания заряда с течением времени. В следующем, одном из самых коротких мемуаров серии Кулон рассмотрел вопрос о характере распределения электричества между телами. Он доказал, что «электрический флюид распространяется во всех телах в соответствии с их формой».

Пятый и шестой мемуары посвящены количественному анализу распределения заряда между соприкасающимися проводящими телами и определению плотности заряда на различных участках поверхности этих тел.

Применительно к магнетизму Шарль Кулон пытался решить те же задачи, что и для электричества. Описание экспериментов с постоянными магнитами составляет существенную часть второго мемуара и практически весь седьмой мемуар серии. Ученому удалось уловить некоторые своеобразные черты магнетизма. В целом, однако, общность полученных Кулоном результатов в области магнетизма гораздо меньше, чем общность закономерностей, установленных для электричества.

Таким образом, Кулон заложил основы электростатики и магнитостатики. Им были получены экспериментальные результаты, имеющие как фундаментальное, так и прикладное значение. Для истории физики его эксперименты с крутильными весами имели важнейшее значение еще и потому, что они дали в руки физиков метод определения единицы электрического заряда через величины, использовавшиеся в механике: силу и расстояние, что позволило проводить количественные исследования электрических явлений.

Последний мемуар Кулона из серии по электричеству и магнетизму был представлен в Парижскую академию наук в 1789 году. В декабре 1790 года Кулон подал прошение об отставке. В апреле следующего года его прошение было удовлетворено, и он начал получать пенсию в размере 2240 ливров в год, которая, правда, через несколько лет была значительно уменьшена.

К концу 1793 года политическая обстановка в Париже еще более обострилась. Поэтому Шарль Кулон решил перебраться подальше от Парижа. Он вместе с семьей переезжает в свое поместье близ Блуа. Здесь ученый проводит почти полтора года, спасаясь от политических бурь.

Кулон жил в деревне до декабря 1795 года Возвращение в Париж произошло после избрания Кулона постоянным членом отделения экспериментальной физики Института Франции — новой национальной академии.

Когда именно Кулон стал семейным человеком, неясно. Известно лишь, что жена ученого Луиза Франсуаза, урожденная Дезормо, была значительно моложе его. Официально их брак был зарегистрирован лишь в 1802 году, хотя первый сын Кулона, названный в честь отца Шарлем Опостеном, родился в 1790 году. Второй сын, Анри Луи, родился в 1797 году.

Последние годы жизни он посвящает организации новой системы образования во Франции. Поездки по стране окончательно подорвали здоровье ученого. Летом 1806 года он заболел лихорадкой, с которой его организм уже не смог справиться. Кулон скончался в Париже 23 августа 1806 года.

Шарль Кулон оставил довольно значительное наследство супруге и сыновьям. В знак уважения к памяти о Кулоне оба его сына были определены на государственный счет в привилегированные учебные заведения.

В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!

calcsbox.com

Шарль Огюстен де Кулон, французский военный инженер и учёный-физик

Шарль Огюстен де Кулон ($1736$ — $1806$) — французский военный инженер и учёный-физик, исследователь электромагнитных и механических явлений; член Парижской Академии наук.

Биография

Замечание 1

Шарль Огюстен де Кулон родился $14$ июня $1736$ года, в Ангулеме, во Франции.

Он пошел в Коллеж «Четырёх Наций» в Париже, где жил его отец. Кулон обучался философии, языку и литературе. Кроме того, он получил хорошее образование в области математики, астрономии и химии. После того, как он получил образование в Париже, он провел 9 лет на острове Мартиника инженером армии. Общая стоимость строительства Форт Бурбон было шесть миллионов ливров, огромное количество в те времена. Сотни рабочих работали на стройке, и Кулон курировал различные этапы строительства. Эта работа была очень беспокойной и ухудшила здоровье Кулона, и он стал очень болен. Слабое здоровье вынудило его вернуться во Францию в $1776$ году. После возвращения во Францию, он получил звание капитана и служил в Бушене.

Кулон стал известным и влиятельной фигурой в академическом мире, но оставил все свои позиции на момент начала революции. Когда началась французская революция, Шарль де Кулон, как и многие аристократы, был исключен из правительства. В $1791$ году он переехал свое поместье в Блуа, и занялся научными исследованиями. Он вернулся в Париж в $1802$ году для назначения в качестве одного из инспекторов народного просвещения.

В течение следующих $13$ лет его научная работа принесла ему известность, военное продвижение, и членство в Королевской академии наук.

Замечание 2

Шарль Огюстен де Кулон, будучи в плохом состоянии здоровья в последние годы своей жизни умер $23$ августа $1806$ года в Париже в возрасте $70$ лет.

В честь французского ученого была названа единица электрического заряда - кулон (Кл), введена в практику в $1881$ году.

Научная работа

Между $1785$ и $1791$ годами, он написал семь важных документов, занимавшиеся различными аспектами электричества и магнетизма. В первом он объяснил измерения электрических сил отталкивания между электрическими зарядами.

Замечание 3

Он расширил эту работу силами притяжения в своем втором документе. Это привело к дальнейшей количественной работе и к его известному закону сил для электростатических зарядов (закон Кулона).

Этот закон может быть сформулирован следующим образом: величина электростатической силы между двумя точечными зарядами прямо пропорциональна величинам каждого заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами. Формула закона Кулона имеет такой же вид, как закон тяготения Ньютона: электрическая сила одного тела, оказываемая на второе тело равна силе, действующей со стороны второго тела на первое. Он представил доказательства, и ему удалось продемонстрировать зависимость между плотностью заряда и кривизны проводящей поверхности.

Магнетизм был предметом ранних исследований Кулона, и он вернулся к этому в последующие годы. Кулон объяснил законы притяжения и отталкивания между электрическими зарядами и магнитными полюсами, хотя он не нашел никакой связи между этими двумя явлениями. Он думал, что притяжение и отталкивание были связаны благодаря различным видам жидкостей. Он также установил уравнение движения магнита в магнитном поле, показывающее вывод магнитного момента от периода малых колебаний.

В $1801$ году Кулона опубликовал еще один важный документ, в котором он представил полученные им результаты, которые позволяли цилиндру колебаться в жидкости, обеспечивая тем самым способ найти относительную вязкость жидкости.

Замечание 4

Теория давления грунта и обобщенная теория клина до сих пор составляют основу инженерной практики.

spravochnick.ru

КУЛОН, ШАРЛЬ ОГЮСТЕН

(1736-1806) французский физик и инженер

 

Шарль Огюстен Кулон родился в 1736 году на юго-за­паде Франции в городе Ангулеме, в семье правительствен­ного чиновника. Через некоторое время после рождения Шарля семья Кулонов переехала в Париж, где и прошло его детство. Отец, Анри Кулон, по отзывам знавших его людей, был человеком мягким и уступчивым, в свое вре­мя пытавшимся сделать карьеру военного. Праве решать будущее Шарля было предоставлено его матери — урож­денной Катрин Баже, происходившей из знатного рода.

Мать хотела, чтобы ее сын стал врачом, поэтому он получил начальное образование, посещая Колледж Четы­рех Наций, основанный по завещанию знаменитого кар­динала Мазарини. Время учебы Шарля в Париже предпо­ложительно относится к 1746-1751 годам. Колледж Ма­зарини представлял собой одну из лучших школ того вре­мени, где обучались всего около тридцати мальчиков дво­рянского происхождения в возрасте от 10 до 15 лет. Это элитарное учебное заведение славилось высоким уровнем преподавания математики, и, видимо, поэтому Кулон рано заинтересовался этим предметом. В Колледже Мазарини также обучали риторике, логике, классическим языкам и началам физики.

 

После его окончания Кулон по семейным обстоятель­ствам покинул столицу и переехал на родину отца в Монпелье, на юг Франции. К этому времени Анри Кулон разо­рился, пустившись в спекуляции, и вынужден был уехать на родину. Его супруга не пожелала последовать за му­жем и осталась вместе с детьми в Париже. К переезду в Монпелье привел Шарля его конфликт с матерью, возник­ший после того, как он объявил о своем решении стать ученым.

Вскоре после переезда в провинцию Шарль стал при­нимать участие в работе научного общества Монпелье. Оно было вторым после Парижской Академии наукобъединением, статус которого был утвержден королем. В феврале 1757 года на заседании Королевского научного общества Кулон прочел свою первую научную работу по математике на тему: «Геометрический очерк среднепровинциальных кривых», заслужившую одобрение членов общества. Вскоре Кулон, которому уже исполнился 21 год, был избран адъюнктом по классу математики, а успехи на научном поприще пророчили ему со временем достаточно высокое положение в научном обществе Монпелье. Однако участие в деятельности общества не обеспечивало постоянного и надежного источника средств к существованию, и необходимо было выбрать какую-то профес­сию. Перед молодыми людьми из буржуазной семьи во Франции XVIII века открывалось несколько путей в вы­боре профессии: принять духовный сан, стать гражданс­ким чиновником или избрать военную карьеру. Шарль Кулон выбрал профессию военного инженера, которая в наибольшей степени отвечала его интеллектуальным зап­росам, давала достаточно высокое положение в обществе и возможность получить прекрасное образование в выс­шем техническом учебном заведении — Военно-инженер­ной школе в Мезьери.

Летом 1758 года он отправился в Париж для подготов­ки к вступительным экзаменам в Мезьерскую школу. В феврале 1760 года экзамены были сданы, и в возрасте двад­цати трех лет Шарль Кулон был зачислен в Школу воен­ных инженеров, где в течение полутора лет обучался ма­тематике, архитектуре, черчению, основам физики, стро­ительному искусству. Будущих военных инженеров учи­ли плотницкому делу, методам обработки камня, прове­дению геодезических работ: составлению карт на местности, практической геодезической съемке и т.д. Для приобретения опыта организации строительства слушате­лям школы поручалось руководство бригадами мобилизо­ванных на общественные работы местных крестьян, а так­же выполнение расчетов, связанных с определением зат­рат на строительство. В дальнейшей научной работе Куло­на пригодились также лекции по элементарной физике.

В ноябре 1761 года Шарль Кулон окончил Школу во­енных инженеров, получил чин лейтенанта и вместе с еще двумя выпускниками был отмечен денежной премией. С этого момента он все время находился на военной служ­бе. С 1762 по 1764 год Шарль Кулон находился на строи­тельстве укреплений в крупном порту на западном побе­режье Франции — Бресте. Еще до окончания первых двух лет службы было принято решение о его переводе на ост­ров Мартиника, в заморскую колонию Франции.

С февраля 1764 по 1772 год Кулон руководил строи­тельством основного укрепления острова — форта Мон-Гарнье (в 1766 году это сооружение получило название Форт-Бурбон). Для Франции это были трудные времена: она терпела сокрушительные поражения в колониальных войнах, поскольку во времена правления Людовика XV внешняя политика Франции отличалась исключительной непоследовательностью. В оставшихся за Францией ко­лониях требовалось строительство укреплений. На Мар­тинике Кулону с первых дней пребывания пришлось пре­одолевать трудности, связанные с нехваткой рабочих, тяжелым климатом и болезнями, а также бороться про­тив рутины и местнических интересов верхушки колони­альной знати. Несмотря на все эти трудности, он хорошо справлялся со своими обязанностями и в марте 1770 года получил чин капитана. Служба на Мартинике дала ему бесценный опыт инженера-практика, а также здесь опре­делилось направление его позднейших исследований.

В 1772 году Шарль Кулон получил назначение в Бушен. Тяготы военной службы не отвратили его от науч­ных интересов, и в марте-апреле 1773 года он представил на двух заседаниях Парижской Академии наук свою пер­вую научную работу, посвященную строительной меха­нике. Эта работа была воспринята с одобрением, в даль­нейшем многие идеи Кулона оказались весьма плодотвор­ными и использовались учеными и инженерами XVIII, а также XIX веков.

В 1774 году его перевели в крупный порт Шербур, где он служил до 1777 года и занимался ремонтом ряда фор­тификационных сооружений. В свободное время, которо­го было достаточно, Кулон занимался разработкой опти­мального метода изготовления магнитных стрелок для точных измерений магнитного поля Земли. Эта тема была задана на конкурсе, объявленном Парижской Академией наук. В 1777 году Кулон становится победителем этого конкурса. Во время службы в Шербуре он представляет военному министру записку с предложениями по реорга­низации Военно-инженерного корпуса, в которой он так­же указывает на организационные недостатки. Предло­жения Кулона не могли быть полностью реализованы в условиях монархического строя, однако некоторые из них были учтены при реформе корпуса. Это способствовало укреплению авторитета Кулона и его дальнейшему про­движению по службе.

В 1777 году его переводят в город Безансон, на восток Франции, где он до 1778 года занимается ремонтом фор­та и других инженерных сооружений в небольшом городе Салэн. В этот период наиболее интересной была работа Кулона для военного министерства, посвященная разра­ботке метода проведения подводных работ. Когда работа над мемуаром о подводных камерах была закончена, он получает новое назначение — в крупнейший город-порт Марсель, но выехать туда он не успел. Этому помешала смерть матери, госпожи Кулон. Шарль, согласно завеща­нию, должен был получить часть наследства и вынужден был заняться устройством финансовых дел их семьи.

С 1779 по 1780 год Кулон служил в Рошфоре, а с вес­ны 1780 года до осени 1781 года — в Лилле. В это время он занимался экспериментами, посвященными внешнему трению, и в 1781 году стал победителем конкурса Париж­ской Академии наук, посвященного этой проблеме. В этом же году Кулон сформулировал законы трения качения и скольжения, установил законы упругого кручения, иссле­дуя кручение шелковых и металлических нитей.

В первой половине сентября 1781 года он был переве­ден в Париж, а 30 сентября того же года награжден крес­том Св.Людовика. Научная активность Кулона получила признание: 12 декабря 1781 года он был избран членом Парижской Академии наук по отделению механики. В Париже ученый занимался инженерными вопросами, свя­занными с печально известной крепостью-тюрьмой Бас­тилией, работал в комиссии по каналам в Бретани, был назначен на пост королевского интенданта (смотрителя) вод и фонтанов. В 1786 году Кулону было присвоено зва­ние майора, а в 1791 году он вышел в отставку.

После переезда в Париж основным занятием Шарля становятся научные исследования, посвященные элект­ричеству и магнетизму. Ранее выполненные исследования кручения металлических нитей имели важное практичес­кое значение — в 1784 году он построил крутильные весы, т.е. прибор для измерения силы. Он мог использоваться для измерения малых сил различной природы и обеспе­чивал необычайную по тем временам чувствительность. С помощью крутильных весов Кулон в 1785 году экспери­ментально установил основной закон электростатики — закон взаимодействия неподвижных точечных зарядов, получивший название «закона Кулона». Признание этого закона приходило постепенно. В 1788 году Ш.Кулон рас­пространил его на взаимодействие точечных магнитных полюсов. Им были получены экспериментальные резуль­таты, имеющие фундаментальное и прикладное значение и заложившие основы электро- и магнитостатики.

В 1789 году началась Великая французская револю­ция. ознаменовавшая конец эпохи абсолютной монархии во Франции. В 1790-1791 годах в несколько этапов про­ходила реорганизация Военно-инженерного корпуса. В это время Шарль Кулон вышел в отставку, лишился дол­жности королевского интенданта вод и фонтанов, и его единственным занятием стала работа в Парижской Ака­демии наук. С 1791 по 1793 год он работал в составе вре­менной комиссии по мерам и весам, но по мере развития революционного процесса политические события все сильнее сказывались на деятельности Парижской Акаде­мии наук, и 17 августа 1793 года она была распущена по решению Конвента. К концу 1793 года Кулон был выве­ден из состава временной комиссии по мерам и весам,созданной якобинской диктатурой. Спасаясь от полити­ческих бурь, бывший офицер королевской армии в возра­сте 57 лет переезжает в свое поместье близ Блуа, подаль­ше от Парижа. Вместе с ним переезжает и его семья: жена Луиза Франсуаза, урожденная Дезормо, которая была значительно моложе ученого, и сын Шарль Огюстен, ро­дившийся в 1790 году. Известно, что брак Шарля и Луи­зы был зарегистрирован лишь в 1802 году.

Почти полтора года, проведенные в Блуа, стали нача­лом спада его научной активности. Слабое здоровье, рас­шатанное еще службой на Мартинике, отсутствие инст­рументов и приборов — все это не давало возможности продолжать начатые в Париже опыты. Однако в силу при­вычки к научным занятиям в крайне неблагоприятных для этого условиях Кулон сумел выполнить два интерес­ных исследования: одно в области биомеханики челове­ка, другое было посвящено изучению циркуляции сока в деревьях.

В апреле 1795 года его назначают членом новой ко­миссии по мерам и весам. В этом же году Кулона избира­ют постоянным членом Института Франции по классу экспериментальной физики, что свидетельствует о его высоком научном авторитете. После революции наиболее значительными его исследованиями были опыты по изу­чению вязкого трения. В 1796 году Кулон пытался экспе­риментально измерить трение в жидкости по затуханию колебаний движущегося в ней маятника и определить за­висимость трения от скорости.

В 1797 году в семье Кулона родился второй сын — Анри Луи. Последние годы жизни ученого были посвя­щены организации новой системы образования во Фран­ции. В 1802 году Наполеон Бонапарт назначил специаль­ную комиссию по реформе народного образования, одним из членов которой стал Шарль Кулон. Круг его служеб­ных обязанностей был довольно широким: он ездил с инс­пекторскими проверками по различным городам Франции, участвовал в обсуждении разнообразных мероприятий, связанных с народным образованием и т.д. Эти поездки требовали большой затраты сил и окончательно подорва­ли здоровье ученого. Летом 1806 года Кулон заболел ли­хорадкой и 23 августа 1806 года в возрасте семидесяти лет скончался в Париже.

 

Он оставил довольно значительное наследство своей семье. Оба его сына были определены на государствен­ный счет в привилегированные учебные заведения в знак уважения к памяти Кулона. Через полгода после его смер­ти научные приборы, которыми он пользовался в своей небольшой домашней лаборатории, были проданы на аук­ционе, а его архив — лабораторные журналы, рукописи, дневники — не сохранился. Таким образом, единственны­ми памятниками творчества Кулона стали научные рабо­ты, опубликованные при его жизни, а в 1881 году на Меж­дународном конгрессе электриков в Париже его именем была названа единица электрического заряда (количества электричества).

biography-peoples.ru

ШАРЛЬ КУЛОН. «100 великих учёных»

 

(1736–1806)

Французский физик и инженер Шарль Кулон достиг блестящих научных результатов. Закономерности внешнего трения, закон кручения упругих нитей, основной закон электростатики, закон взаимодействия магнитных полюсов — всё это вошло в золотой фонд науки. «Кулоновское поле», «кулоновский потенциал», наконец, название единицы электрического заряда «кулон» прочно закрепились в физической терминологии.

Шарль Огюстен Кулон родился 14 июня 1736 года в Ангулеме, который находится на юго-западе Франции. Его отец, Анри Кулон, в своё время пытавшийся сделать военную карьеру, к моменту рождения сына стал правительственным чиновником. Ангулем не был постоянным местом жительства семьи Кулонов; через некоторое время после рождения Шарля она переехала в Париж.

Мать Шарля, урождённая Катрин Баже, происходившая из знатного рода де Сенак, хотела, чтобы её сын стал врачом. Исходя из этого замысла, она выбрала учебное заведение, которое поначалу посещал Шарль Огюстен — Коллеж четырёх наций, известный также как Коллеж Мазарини.

Дальнейшую судьбу Кулона определили события, которые произошли в жизни его семьи. Анри Кулон, не обладавший, видимо, серьёзными способностями в финансовой области, разорился, пустившись в спекуляции, вследствие чего был вынужден уехать из Парижа на родину, в Монпелье, на юг Франции. Там проживало много влиятельных родственников, которые могли помочь неудачливому финансисту. Его супруга не пожелала последовать за мужем и осталась в Париже вместе с Шарлем и его младшими сёстрами. Однако юный Кулон недолго прожил с матерью. Его интерес к математике настолько возрос, что он объявил о решении стать учёным. Конфликт между матерью и сыном привёл к тому, что Шарль покинул столицу и переехал к отцу в Монпелье.

Двоюродный брат отца Луи, занимавший видное положение в Монпелье, знал многих членов Королевского научного общества города. Вскоре обществу он представил своего племянника Шарля. В феврале 1757 года на заседании Королевского научного общества молодой любитель математики прочёл свою первую научную работу «Геометрический очерк среднепропорциональных кривых». Поскольку работа заслужила одобрение членов общества, то вскоре начинающий исследователь был избран адъюнктом по классу математики. В дальнейшем Кулон принимал активное участие в работе общества и представил ещё пять мемуаров — два по математике и три по астрономии. Его интерес к астрономии был вызван наблюдениями, которые он проводил вместе с другим членом Общества Монпелье — де Раттом. Шарль участвовал в наблюдениях кометы и лунного затмения, результаты которых он и представил в виде мемуаров. Интересовали Кулона и теоретические вопросы астрономии: одна из его работ была посвящена определению линии меридиана.

В феврале 1760 года Шарль поступил в Мезьерскую школу военных инженеров. На его счастье, в школе работал преподаватель математики аббат Шарль Боссю, ставший впоследствии известным учёным. Сблизившись с Боссю во время учёбы в Мезьере на почве интереса к математике, Кулон в течение многих лет поддерживал с ним дружеские отношения.

Ещё одним важным источником знаний, пригодившихся в дальнейшем Кулону в научной работе, были лекции по экспериментальной физике, которые летом 1760 года начал читать в школе известный французский естествоиспытатель аббат Нолле.

В ноябре 1761 года Шарль окончил Школу и получил назначение — в крупный порт на западном побережье Франции — Брест. Затем он попал на Мартинику. За восемь лет, проведённых там, он несколько раз серьёзно болел, но каждый раз возвращался к исполнению своих служебных обязанностей. Болезни эти не прошли бесследно. После возвращения во Францию Кулон уже не мог чувствовать себя совершенно здоровым человеком.

Несмотря на все эти трудности, Кулон очень хорошо справлялся со своими обязанностями. Его успехи в деле строительства форта на Монт-Гарнье были отмечены повышением в чине: в марте 1770 года он получил чин капитана — по тем временам это можно было рассматривать как очень быстрое продвижение по службе. Вскоре Кулон вновь серьёзно заболел и, наконец, подал рапорт с прошением о переводе во Францию.

После возвращения на родину Кулон получил назначение в Бушен. Здесь он завершает исследование, начатое ещё во время службы в Вест-Индии. Хотя Кулон с присущей ему скромностью относил себя к «остальным работникам», в действительности многие идеи, сформулированные им в первой же научной работе, до сих пор рассматриваются специалистами по сопротивлению материалов как основополагающие.

По традиции того времени весной 1773 года Кулон представил свой мемуар в Парижскую академию наук. Он зачитал мемуар на двух заседаниях академии в марте и апреле 1773 года. Работа была воспринята с одобрением. Академик Боссю, в частности, писал: «Под этим скромным названием мсье Кулон охватил, так сказать, всю архитектурную статику… Повсюду в его исследовании мы отмечаем глубокое знание анализа бесконечно малых и мудрость в выборе физических гипотез, а также в их применении. Поэтому мы полагаем, что эта работа вполне заслуживает одобрение академии и достойна публикации в Собрании [работ] иностранных учёных».

В 1774 году Кулона переводят в крупный порт Шербур. Кулон был рад этому назначению — он считал, что именно в портовом городе военный инженер может найти наилучшее применение своим знаниям и способностям. В Шербуре, где Кулон служил до 1777 года, он занимался ремонтом ряда фортификационных сооружений. Эта работа оставляла достаточно свободного времени, и молодой учёный продолжил свои научные исследования. Основной темой, которой интересовался в это время Кулон, была разработка оптимального метода изготовления магнитных стрелок для точных измерений магнитного поля Земли. Эта тема была задана на конкурсе, объявленном Парижской академией наук.

Победителями конкурса 1777 года были объявлены сразу двое — шведский учёный ван Швинден, уже выдвигавший работу на конкурс, и Кулон. Однако для истории науки наибольший интерес представляет не глава мемуара Кулона, посвящённая магнитным стрелкам, а следующая глава, где анализируются механические свойства нитей, на которых подвешивают стрелки. Учёный провёл цикл экспериментов и установил общий порядок зависимости момента силы деформации кручения от угла закручивания нити и от её параметров: длины и диаметра.

Малая упругость шёлковых нитей и волос по отношению к кручению позволяла пренебречь возникающим моментом упругих сил и считать, что магнитная стрелка в точности следует за вариациями склонения. Это обстоятельство и послужило для Кулона толчком к изучению кручения металлических нитей цилиндрической формы. Результаты его опытов были обобщены в работе «Теоретические и экспериментальные исследования силы кручения и упругости металлических проволок», законченной в 1784 году.

Картина деформаций, нарисованная Кулоном, конечно, во многих своих чертах отличается от современной. Однако общая причина возникновения неупругих деформаций — сложная зависимость сил межмолекулярного взаимодействия от расстояния между молекулами — указана Кулоном правильно. Глубину его идей о природе деформаций отмечали многие учёные XIX в

litresp.ru

Шарль Огюстен де Кулон (Charles-Augustin de Coulomb)

×

Все профессии

  • Авантюристы 8
  • Авиаконструкторы 12
  • Автоконструкторы 20
  • Актеры 1186
  • Актрисы 1176
  • Арбитры 29
  • Аристократы 48
  • Артисты 69
  • Архитекторы 33
  • Астрологи 8
  • Астрономы 14
  • Балет 25
  • Баскетболисты 18
  • Биатлонисты 24
  • Бизнесмены 168
  • Бильярдисты 8
  • Биологи 12
  • Блоггеры 17
  • Бодибилдеры 13
  • Боевые искусства 20
  • Боксеры 38
  • Борцы 8
  • Визажисты 4
  • Военные деятели 20
  • Гимнасты 14
  • Гипнотизеры 6
  • Гонщики 47
  • Двойники 1
  • Диджеи 31
  • Дизайнеры 129
  • Долгожители 57
  • Журналисты 104
  • Издатели 9
  • Изобретатели 44
  • Иллюзионисты 11
  • Интернет 15
  • Исследователи 8
  • Историки 11
  • Каскадеры 11
  • Кинооператоры 13
  • Клоуны 8
  • Комментаторы 14
  • Композиторы 147
  • Конструкторы 3
  • Космонавты 14
  • Критики 26
  • Кулинары 11
  • Куртизанки 4
  • Легкоатлеты 12
  • Математики 29
  • Медики 23
  • Мистификаторы 7
  • Модели 391
  • Модельеры 108
  • Монархи 51
  • Музыка 235
  • Мультипликаторы 16
  • Общество 39
  • Парикмахеры 5
  • Парфюмеры 15
  • Певицы 530
  • Певцы 437
  • Писатели, поэты 362
  • Плавание 8
  • Политики 218
  • Предсказатели 4
  • Преступники 24
  • Программисты 32
  • Продюсеры 574
  • Психологи 11
  • Путешественники 9
  • Радиоведущие 51
  • Разведчики 8
  • Ракетостроители 7
  • Режиссеры 399
  • Религия 13
  • Рестлеры 8
  • Рестораторы 19
  • Светские львицы 33
  • Скульпторы 14
  • Социологи 7
  • Спортсмены 520
  • Стилисты 15
  • Стриптизеры 4
  • Сценаристы 368
  • Танцы 108
  • Телевидение 411
  • Теннисисты 38
  • Топ-менеджеры 13
  • Ученые 136
  • Фигуристы 14
  • Физики 52
  • Философы 20
  • Фотографы 43
  • Футболисты 223
  • Хакеры 17
  • Химики 19
  • Хоккеисты 14
  • Художники 86
  • Цирк 18
  • Шахматисты 19
  • Экономисты 13
  • Экстрасенсы 12
  • Ювелиры 12
  • Юмористы 100
  • Юристы 12

www.lichnosti.net

ШАРЛЬ КУЛОН. 100 великих учёных

(1736–1806)

Французский физик и инженер Шарль Кулон достиг блестящих научных результатов. Закономерности внешнего трения, закон кручения упругих нитей, основной закон электростатики, закон взаимодействия магнитных полюсов — всё это вошло в золотой фонд науки. «Кулоновское поле», «кулоновский потенциал», наконец, название единицы электрического заряда «кулон» прочно закрепились в физической терминологии.

Шарль Огюстен Кулон родился 14 июня 1736 года в Ангулеме, который находится на юго-западе Франции. Его отец, Анри Кулон, в своё время пытавшийся сделать военную карьеру, к моменту рождения сына стал правительственным чиновником. Ангулем не был постоянным местом жительства семьи Кулонов; через некоторое время после рождения Шарля она переехала в Париж.

Мать Шарля, урождённая Катрин Баже, происходившая из знатного рода де Сенак, хотела, чтобы её сын стал врачом. Исходя из этого замысла, она выбрала учебное заведение, которое поначалу посещал Шарль Огюстен — Коллеж четырёх наций, известный также как Коллеж Мазарини.

Дальнейшую судьбу Кулона определили события, которые произошли в жизни его семьи. Анри Кулон, не обладавший, видимо, серьёзными способностями в финансовой области, разорился, пустившись в спекуляции, вследствие чего был вынужден уехать из Парижа на родину, в Монпелье, на юг Франции. Там проживало много влиятельных родственников, которые могли помочь неудачливому финансисту. Его супруга не пожелала последовать за мужем и осталась в Париже вместе с Шарлем и его младшими сёстрами. Однако юный Кулон недолго прожил с матерью. Его интерес к математике настолько возрос, что он объявил о решении стать учёным. Конфликт между матерью и сыном привёл к тому, что Шарль покинул столицу и переехал к отцу в Монпелье.

Двоюродный брат отца Луи, занимавший видное положение в Монпелье, знал многих членов Королевского научного общества города. Вскоре обществу он представил своего племянника Шарля. В феврале 1757 года на заседании Королевского научного общества молодой любитель математики прочёл свою первую научную работу «Геометрический очерк среднепропорциональных кривых». Поскольку работа заслужила одобрение членов общества, то вскоре начинающий исследователь был избран адъюнктом по классу математики. В дальнейшем Кулон принимал активное участие в работе общества и представил ещё пять мемуаров — два по математике и три по астрономии. Его интерес к астрономии был вызван наблюдениями, которые он проводил вместе с другим членом Общества Монпелье — де Раттом. Шарль участвовал в наблюдениях кометы и лунного затмения, результаты которых он и представил в виде мемуаров. Интересовали Кулона и теоретические вопросы астрономии: одна из его работ была посвящена определению линии меридиана.

В феврале 1760 года Шарль поступил в Мезьерскую школу военных инженеров. На его счастье, в школе работал преподаватель математики аббат Шарль Боссю, ставший впоследствии известным учёным. Сблизившись с Боссю во время учёбы в Мезьере на почве интереса к математике, Кулон в течение многих лет поддерживал с ним дружеские отношения.

Ещё одним важным источником знаний, пригодившихся в дальнейшем Кулону в научной работе, были лекции по экспериментальной физике, которые летом 1760 года начал читать в школе известный французский естествоиспытатель аббат Нолле.

В ноябре 1761 года Шарль окончил Школу и получил назначение — в крупный порт на западном побережье Франции — Брест. Затем он попал на Мартинику. За восемь лет, проведённых там, он несколько раз серьёзно болел, но каждый раз возвращался к исполнению своих служебных обязанностей. Болезни эти не прошли бесследно. После возвращения во Францию Кулон уже не мог чувствовать себя совершенно здоровым человеком.

Несмотря на все эти трудности, Кулон очень хорошо справлялся со своими обязанностями. Его успехи в деле строительства форта на Монт-Гарнье были отмечены повышением в чине: в марте 1770 года он получил чин капитана — по тем временам это можно было рассматривать как очень быстрое продвижение по службе. Вскоре Кулон вновь серьёзно заболел и, наконец, подал рапорт с прошением о переводе во Францию.

После возвращения на родину Кулон получил назначение в Бушен. Здесь он завершает исследование, начатое ещё во время службы в Вест-Индии. Хотя Кулон с присущей ему скромностью относил себя к «остальным работникам», в действительности многие идеи, сформулированные им в первой же научной работе, до сих пор рассматриваются специалистами по сопротивлению материалов как основополагающие.

По традиции того времени весной 1773 года Кулон представил свой мемуар в Парижскую академию наук. Он зачитал мемуар на двух заседаниях академии в марте и апреле 1773 года. Работа была воспринята с одобрением. Академик Боссю, в частности, писал: «Под этим скромным названием мсье Кулон охватил, так сказать, всю архитектурную статику… Повсюду в его исследовании мы отмечаем глубокое знание анализа бесконечно малых и мудрость в выборе физических гипотез, а также в их применении. Поэтому мы полагаем, что эта работа вполне заслуживает одобрение академии и достойна публикации в Собрании [работ] иностранных учёных».

В 1774 году Кулона переводят в крупный порт Шербур. Кулон был рад этому назначению — он считал, что именно в портовом городе военный инженер может найти наилучшее применение своим знаниям и способностям. В Шербуре, где Кулон служил до 1777 года, он занимался ремонтом ряда фортификационных сооружений. Эта работа оставляла достаточно свободного времени, и молодой учёный продолжил свои научные исследования. Основной темой, которой интересовался в это время Кулон, была разработка оптимального метода изготовления магнитных стрелок для точных измерений магнитного поля Земли. Эта тема была задана на конкурсе, объявленном Парижской академией наук.

Победителями конкурса 1777 года были объявлены сразу двое — шведский учёный ван Швинден, уже выдвигавший работу на конкурс, и Кулон. Однако для истории науки наибольший интерес представляет не глава мемуара Кулона, посвящённая магнитным стрелкам, а следующая глава, где анализируются механические свойства нитей, на которых подвешивают стрелки. Учёный провёл цикл экспериментов и установил общий порядок зависимости момента силы деформации кручения от угла закручивания нити и от её параметров: длины и диаметра.

Малая упругость шёлковых нитей и волос по отношению к кручению позволяла пренебречь возникающим моментом упругих сил и считать, что магнитная стрелка в точности следует за вариациями склонения. Это обстоятельство и послужило для Кулона толчком к изучению кручения металлических нитей цилиндрической формы. Результаты его опытов были обобщены в работе «Теоретические и экспериментальные исследования силы кручения и упругости металлических проволок», законченной в 1784 году.

Картина деформаций, нарисованная Кулоном, конечно, во многих своих чертах отличается от современной. Однако общая причина возникновения неупругих деформаций — сложная зависимость сил межмолекулярного взаимодействия от расстояния между молекулами — указана Кулоном правильно. Глубину его идей о природе деформаций отмечали многие учёные XIX веке, в том числе такие известные, как Т. Юнг.

Постепенно Кулон всё сильнее втягивался в научную работу, хотя нельзя сказать, что он безразлично относился к своим обязанностям военного инженера. В 1777 году Кулона снова переводят, теперь на восток Франции в небольшой городок Салэн. В начале 1780 года он уже в Лилле. И везде Кулон находит возможность для проведения научных исследований.

В Лилле Кулон прослужил недолго. Сбылась его мечта — в первой половине сентября 1781 года военный министр объявил о переводе Кулона в Париж, где он должен был заниматься инженерными вопросами, связанными с печально известной крепостью-тюрьмой Бастилией. 30 сентября он был награждён Крестом Св. Людовика. Оправдались и его надежды, связанные с Парижской академией наук. 12 декабря 1781 года он был избран в академию по классу механики. Переезд в столицу означал не только изменение места службы и круга обязанностей. Это событие привело к качественному изменению тематики научных исследований Кулона.

Кулон провёл цикл опытов, в которых изучил важнейшие особенности явления трения. Прежде всего, он исследовал зависимость силы трения покоя от продолжительности контакта тел. Им было установлено, что у одноимённых тел, например «дерево — дерево», продолжительность контакта сказывается незначительно. При контакте разноимённых тел коэффициент трения покоя возрастает в течение нескольких суток. Кулон также отметил так называемое явление застоя: сила, необходимая для перевода тел, находящихся в контакте, из состояния покоя в состояние относительного движения, значительно превосходит силу трения скольжения.

Своими опытами Кулон заложил основы изучения зависимости силы трения скольжения от относительной скорости соприкасающихся тел. Особое значение работы Кулона для практики состоит в том, что при проведении экспериментов он использовал большие нагрузки, близкие к тем, что встречаются в реальной жизни: их масса доходила до 1000 кг! Эта особенность исследований Кулона обусловила долгую жизнь его результатов — данные измерений, содержавшиеся в мемуаре «Теория простых машин», использовались инженерами на протяжении почти целого столетия. В области теории заслуга Кулона состоит в создании достаточно полной механической картины трения.

К исследованиям на эту тему он вернулся через десять лет. В 1790 году он представил в академию мемуар «О трении в острие опоры». В нём учёный исследовал трение, возникающее при верчении и качании.

А в 1784 году Кулон занялся вопросом о внутреннем трении в жидкости. Учёный сумел дать его более полное решение много лет спустя, в работе 1800 года, которая называлась «Опыты, посвящённые определению сцепления жидкостей и закона их сопротивления при очень медленных движениях». Особенно тщательно Кулон исследует зависимость силы сопротивления от скорости движения тела. В его опытах скорость движения тела варьируется от долей миллиметра до нескольких сантиметров в секунду. В итоге учёный приходит к выводу, что при очень малых скоростях сила сопротивления пропорциональна скорости, при больших скоростях она становится пропорциональной квадрату скорости.

Исследование кручения тонких металлических нитей, выполненное Кулоном для конкурса 1777 года, имело важное практическое следствие — создание крутильных весов. Этот прибор мог использоваться для измерения малых сил различной природы, причём он обеспечил чувствительность, беспрецедентную для XVIII века.

Разработав точнейший физический прибор, Кулон стал искать ему достойное применение. Учёный начинает работу над проблемами электричества и магнетизма. Его семь мемуаров представляют реализацию редкой для XVIII века по широте программы исследований.

Важнейшим результатом, полученным Кулоном в области электричества, было установление основного закона электростатики — закона взаимодействия неподвижных точечных зарядов. Экспериментальное обоснование знаменитого «закона Кулона» составляет содержание первого и второго мемуаров. Там учёный формулирует фундаментальный закон электричества:

«Сила отталкивания двух маленьких шариков, наэлектризованных электричеством одной природы, обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами шариков».

В третьем мемуаре Кулон обратил внимание на явление утечки электрического заряда. Основным результатом стало установление экспоненциального закона убывания заряда с течением времени. В следующем, одном из самых коротких мемуаров серии Кулон рассмотрел вопрос о характере распределения электричества между телами. Он доказал, что «электрический флюид распространяется во всех телах в соответствии с их формой».

Пятый и шестой мемуары посвящены количественному анализу распределения заряда между соприкасающимися проводящими телами и определению плотности заряда на различных участках поверхности этих тел.

Применительно к магнетизму Кулон пытался решить те же задачи, что и для электричества. Описание экспериментов с постоянными магнитами составляет существенную часть второго мемуара и практически весь седьмой мемуар серии. Учёному удалось уловить некоторые своеобразные черты магнетизма. В целом, однако, общность полученных Кулоном результатов в области магнетизма гораздо меньше, чем общность закономерностей, установленных для электричества.

Таким образом, Кулон заложил основы электро- и магнитостатики. Им были получены экспериментальные результаты, имеющие как фундаментальное, так и прикладное значение. Для истории физики его эксперименты с крутильными весами имели важнейшее значение ещё и потому, что они дали в руки физиков метод определения единицы электрического заряда через величины, использовавшиеся в механике: силу и расстояние, что позволило проводить количественные исследования электрических явлений.

Последний мемуар Кулона из серии по электричеству и магнетизму был представлен в Парижскую академию наук в 1789 году. В декабре 1790 года Кулон подал прошение об отставке. В апреле следующего года его прошение было удовлетворено, и он начал получать пенсию в размере 2240 ливров в год, которая, правда, через несколько лет была значительно уменьшена.

К концу 1793 года политическая обстановка в Париже ещё более обострилась. Поэтому Кулон решил перебраться подальше от Парижа. Он вместе с семьёй переезжает в своё поместье близ Блуа. Здесь учёный проводит почти полтора года, спасаясь от политических бурь.

Кулон жил в деревне до декабря 1795 года. Возвращение в Париж произошло после избрания Кулона постоянным членом отделения экспериментальной физики Института Франции — новой национальной академии.

Когда именно Кулон стал семейным человеком, неясно. Известно лишь, что жена учёного Луиза Франсуаза, урождённая Дезормо, была значительно моложе его. Официально их брак был зарегистрирован лишь в 1802 году, хотя первый сын Кулона, названный в честь отца Шарлем Огюстеном, родился в 1790 году. Второй сын, Анри Луи, родился в 1797 году.

Последние годы жизни он посвящает организации новой системы образования во Франции. Поездки по стране окончательно подорвали здоровье учёного. Летом 1806 года он заболел лихорадкой, с которой его организм уже не смог справиться. Кулон скончался в Париже 23 августа 1806 года.

Учёный оставил довольно значительное наследство супруге и сыновьям. В знак уважения к памяти о Кулоне оба его сына были определены на государственный счёт в привилегированные учебные заведения.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

info.wikireading.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *