COULOMB, Charles Augustin de (1736-1806)
Fransız fizikçi ve uygulamalı mekanikçi. Elektrik yükler arasında kendi adıyla bilinen kuvvet yasasını bulmuş, kayma, sürtünme, burulma ve sıvı mekaniği alanlarında önemli katkılarda bulunmuştur.
Charles Augustin de Coulomb 14 Haziran 1736’da Angouleme’de doğdu. 23 Ağustos 1806’da Paris’te öldü. Ailesinin Paris’e yerleşmesi üzerine College Mazarin ve College de France gibi önde gelen okullarda eğitim gördü. 1757’de babasının iflas etmesi üzerine onunla birlikte Montpelier’e gitti. Bu kentteki bilim derneğine üye olarak astronomi ve matematik konularında bir dizi çalışma yaptı.
1758’de Paris’e dönerek özel ders aldı. 1760ta Mezleres’de istihkâm Okulu’na girdi, bir yıl sonra da teğmen rütbesiyle mezun oldu. Bir süre Brest’de görev yaptıktan sonra 1764’te Martinik’te veni bir kalenin yapımı ile görevlendirildi. 1772’ye değin süren bu çalışma sırasında, daha sonra mekanik alanındaki katkılarına yol açacak deneyimi kazandı. 1774’te mekanikle ilgili ilk çalışması Paris’te Bilimler Akademısi’ne muhabir üye olmasını sağladı. Bu sıralarda Cherbourg’a atanan Coulomb mıknatıslı pusula ile ilgili çalışmalarına başladı. Bu çalışması İ777’de Bilimler Akademisi’nin ödülünü kazandı. 1779’da Rochefort tersanelerinde görevlendirildi, burada sürtünme ile ilgili yapmış olduğu deneyler 1781’de Bilimler Akademisi’nin ödülünü almasını sağladı. Aynı yıl Paris’e atanması hem evlenip bir aile kurmasına hem de zamanının önemli bölümünü fiziğe ayırmasına olanak sağladı. 1781-1806 arasında yirmi beş bilimsel makale yazdı, 310 kadar mühendislik raporuna katkıda bulundu. Bunlar arasında elektrik ve burulma ile ilgili olanları en önemlileridir. 1783-1784 yıllarında kanal ve su sistemleri ile ilgili çalışmalarda bulundu; Paris’in su sistemini düzenledi. 1787’de İngiltere’ye giderek hastanelerde incelemeler yaptı.
Coulomb, 1789 Devrimi’nden kısa bir süre sonra istihkâm subaylığından emekliye ayrılarak bilimsel çalışmalarına daha çok zaman ayırdı. Bir süre ağırlık ve ölçülerin standartlaştırılması ile ilgili bir komitede çalıştı. 1795’ce yeni kurulan Institut de France’a üye seçildi, 1801’de de bu kuruluşun başkanlığına getirildi. 1802’de Milli Eğitim Bakanlığı’na getirildi; bu görevdeyken Fransa’daki lise sisteminin kuruluşunda önemli rol oynadı.
Coulomb’un ilk çalışmalarının konusu olan uygulamalı mekanik alanında yapısal mekanik, kirişlerin direnci ve kırılması, duvarcılık, payandalar ve özellikle sürtünme konularını inceledi. Bu çalışmaları, Coulomb’un çağının en büyük mühendislerinden biri sayılması için yeterlidir. Askeri görevlerinin gerektirdiği tüm konularla ilgilendi. Sürtünme ile ilgili incelemeleri dışında kalan çalışmaları,dönemi için çok kuramsal olduğu için ancak daha sonraki kuşaklar tarafından kullanılmış, bu alanda özellikle Thomas Young ve Prony, Coulomb’un yapıtlarının açıklanıp uygulanmasında önemli katkılarda bulunmuşlardır.
Coulomb mekanik alanındaki ilk makalesini 1773’te yayımladı; bu çalışmada varyasyon hesabını statik problemlerine uygulayarak, denge ve kuvvetlerin bileşkelere ayrılması konularını inceledi. Gerilme ve kesilme katsayılarının yaklaşık olarak eşit olduğunu gösterdi. Bu ilkeleri kullanarak eğilme probleminin ilk kez doğru çözümünü gerçekleştirdi. Bu makalede ilk kez zemin mekaniği problemlerini de inceledi, basıncın zemin üzerindeki etkisini en aza indirecek olan kayan keski kuramını buldu.
Coulomb’un mekanik alanındaki en tanınmış çalışması 1781’de yayımladığı sürtünme ile ilgili makalesiydi. Bu çalışmada gerek statik gerekse dinamik sürtünmeyi inceledi, her iki cins sürtünmenin de yaklaşık olarak dik kuvvete orantılı olduğunu gösterdi. Ayrıca, sürtünmenin yuvarlanma ve eğilmedeki etkilerini inceledi. Coulomb, sürtünme bilimini yaratmış ve 20.yy’da molekül düzeyindeki çalışmalara dek geçerli kalan sürtünme kuramını bulmuştur. İnsanların çalışma koşullan ve iş yapmadaki verimli-ğiyle de ilgilenen Coulomb, 1799’da yazdığı bir makalesiyle ergonometrinin de temellerini attı. İnsan ve hayvanların en az yorularak en çok iş yapabilecekleri koşulları araştırarak, günde 7-8 saatlik ağır iş ya da 10 saatlik hafif işin en ideal olduğu sonucuna vardı.
Coulomb, Paris’e dönüşünden sonra ilgisini fizik problemlerine yöneltti. Fizikle ilgilenmesinin başlıca nedeni, sürtünme kuramını açıklamak amacıyla kullandığı “yapıştırıcı” kuvvetin kaynağını araştırmaktı. Yüzeyler bu kuvvetle birbirine yapışıyor, daha sonra birbirinden ayrılmaları bir yırtılma olayı şeklini alıyordu. Coulomb’un ilgilendiği alanlar arasında burulma, elektrik ve manyetik kuvvetler, manyetizma ve katiların özellikleri gibi konuların yer alması bu “yapıştırıcı kuvvet”i arama çabasının sonucudur.
Burulma Terazisi
Coulomb’un burulma ile ilgili ilk çalışriîası, 1777’de yayımlandı. İnce tellerde burulma olayını inceleyerek burulma kuvvetinin burulma açısına orantılı olduğunu gösterdi. Bu şekilde çok küçük kuvvetlerin ölçülebileceğini kanıtladı. Kendi tasarladığı 0.0001 gram mertebesindeki kuvvetleri ölçebilen burulma terazisini kullanarak manyetik kuvvetleri ölçtü, duyarlı bir pusula geliştirdi. Bu çalışmasını 1784’te geliştirerek silindirlerdeki burulma kuvvetinin burulma açısı ve silindirin çapının dördüncü kuvvetiyle doğru, silindirin uzunluğuyla ters orantılı olduğunu gösterdi. Eğilme ve burulmanın moleküller arası yapışma ile ilgisini de ilk kez ortaya arttı. Bu suretle belirli bir kuvvetten sonra esneklik katsayısının değişmesi ya da kopmanın olması,dış kuvvetin, moleküller-arası yapışma kuvvetinden fazla olduğu durumlarda moleküller arasında kayma ya da kopma ile açıklanıyordu.
Coulomb çok küçük kuvvetleri ölçebilen burulma terazisini elektrik ve manyetik kuvvetlerin, düşük hızlardaki sıvı hareketinde yapışma ve esneklik etkilerini incelemek amacıyla kullandı. Cavendish, bu aletin duyarlılığını daha da artırarak kütleçekim kuvvetini ölçen Cavendish terazisini geliştirdi.
Coulomb’un elektrik ve manyetizma ile ilgilenmesi 1777’de pusula üzerine çalışması ile başladı. 1780’lerde sürekli olarak bu konu üzerinde çalışarak bu alanda, ilk altısı elektrik, sonuncusu da manyetizma ile ilgili yedi önemli makale yayımladı. 1785’te yayımladığı ilk makalede, benzer işaretli elektrik yüklerin, mesafenin karesine ters orantılı bir kuvvetle birbirini ittiğini gösterdi. 1787’de yayımlanan ikinci makalesinde bu sonucun hem birbirini çeken zıt işaretli elektrik yükler, hem de manyetik yükler için geçerli olduğunu gösterdi. Ancak Coulomb yalnızca kuvvetin, mesafenin karesine ters orantılı olduğunu göstermekle yetindi; kuvvetin, etkileşen yüklerin (ya da kutup kuvvetlerinin) çarpımına orantılı olduğunu dolaylı olarak belirtti, manyetik kutup kuvveti (ya da Henry Cavendish’in yaptığı gibi elektrik yük) için mutlak bir birim tanımlamadı.
Coulomb Yasası
Bugün, Coulomb’un adıyla anılan birbirlerinden r uzaklığında iki elektrik yükün (Q1 Q2) arasındaki kuweti(F) belirleyen
Coulomb Yasasi.png” border=”0″ alt=”” width=”89 45″ align=”left” />
biçimindeki yasa, elektrik alanının en temel yasalarından biridir. Burada k kullanılan birim sistemine göre belirli bir değer ve boyutla gösterilebilen bir orantı değişmezi, Q1 ve Q2 ise Coulomb’un adıyla anılan bir birimle ifade edilen elektrik yükleridir (bir Coulomb bir amper-saniyeye eşittir).
1787-1790 arasında yayımlanan dört makalesi elektrik yükün etrafa dağılması (sızması), iletken ve yalıtkanlar, elektrostatik yük dağılımı gibi konuları kapsar. Sızan elektrik yükün mevcut yüke ve zamana orantılı olduğunu gösterdi, yük sızmasını yan yana duran moleküller arasındaki yük paylaşılması olarak açıkladı. Yük sızması ile ilgili deneyleri, cisimleri iletken ve yalıtkan olarak iki ana sınıfa ayırmasına yolaçtı. İletkenlerde elektrik yük serbest olarak akarken, yalıtkanlar bu yükün akımına direnç gösteriyordu. Coulomb bir cisimdeki yük dağılımının yalnızca geometrik konuma ve üzerlerindeki benzer işaretli yüklerin itimine dayandığını, iletkenlerde ise statik elektrik yükün yalnızca yüzeyde bulunduğunu gösterdi. Bulduğu bu deneysel sonuçları kuramsal olarak da kanıtlamaya çalıştıysa da başarılı olamadı. Coulomb’un deneysel çalışmaları, Poisson’un 1811’de elektrostatik kuramını geliştirmesini sağladı. Coulomb 1791’de yayımladığı bir makalede ise, ilk kez 1777’de ele aldığı manyetizma kuramına son şeklini verdi. Mıknatıslanmanın molekül düzeyindeki manyetik kutuplaşma nedeniyle ortaya çıktığını ortaya attı. Bu çalışması Biot, Poisson ve Ampere’in araştırmalarına öncülük etmiştir.
Cavendish ile birlikte 18.yy’ın en önde gelen iki fizikçisinden biri olarak kabul edilen Coulomb, Newton mekaniğini fiziğin yeni alanlarına genelleştirmesinin yanı sıra, deneysel çalışmaların önemini de vurgulamıştır. Matematiksel analizle, deneysel gözlemden, birinin diğerine üstün olmadığını çalışmaları ile kanıtlamış, her ikisinden birlikte yararlanarak 19. yy’m başlarında Fransa’daki Fizik Rönesansı’nın öncülüğünü etmiştir.
• YAPITLAR (başlıca): Theorie des machines simples, (“Basit Makinelerin Kuramı”), 1809.
• KAYNAKLAR: C.S.Gillmor, Coulomb and the Evoluti-on of Physics and Engineering in Eigheenth Century France, 1971; D.Roller ve D.H.D.Roller, The Develop-ment of the Concept of Electric Charge: Electricy from the Greeks to Coulomb, 1954.
Türk ve Dünya Ünlüleri Ansiklopedisi