Bilancia di Coulomb

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Descrizione

La bilancia di torsione fu ideata dall'ingegnere e fisico francese Charles Augustin Coulomb (1736-1806) nel 1785 e venne da lui utilizzata per misurare la forza che si esercita fra cariche elettrostatiche. Con questo strumento è possibile verificare la cosiddetta legge di Coulomb. 

Lo strumento si compone di una vetrina cubica montata su di un telaio di legno munito di 4 viti calanti d'ottone. Le lastre di vetro spesse xxx sono intelaiate da aste di ottone profilate e recano quattro scale di rame argentato divise in gradi (le divisioni non sono lineari essendo le scale graduate sul piano). Sulla superfice superiore era inserito centralmente un tubo di vetro recante una ghiera e un disco dottone girevole con una scala circolare che andava da 0° a 180°. Sul disco era disposto un arganetto al quale era fissato un filo metallico che sosteneva l'equipaggio mobile composto di un'asta orizzontale di ebanite recante da un lato una sfera leggera (sughero o midollo di sambuco ?) dorata e dall'altro una piccola zavorra di piombo. Nella vetrina era inserito tramite un tappo di legno un'asta con una sfera d'ottone posta alla stessa altezza dell'equipaggio mobile.

L'equipaggio mobile veniva orientato (ruotando il disco graduato) in modo che esso fosse allineato con lo zero di una delle scale laterali nel punto in cui si infila l'asta con la sfera di ottone. Questa viene caricata elettricamente e introdotta nella bilancia in modo da toccare delicatamente la sfera dorata, che assume parte della carica. Per repulsione elettrostatica le due sfere si respingono e l'equipaggio mobile oscilla fino a che non raggiunge la posizione di equilibrio in cui la forza elettrostatica controbilancia la torsione del filo. Coulomb nelle sue misure aumentava poi l'angolo di torsione del filo misurando l'angolo della nuova posizione di equilibrio. Dalla relazione fra gli angoli di deviazione fra le sferette e quelli di torsione del filo poté ricavare la legge ben nota. Con misure analoghe è possibile dimostrare la legge di attrazione utilizzando cariche opposte sulle due sferette (Giordano, 1862; Fondazione Scienza e Tecnica).

Interventi

Rimozione del deposito superficiale incoerente con pennellesse a setole morbide. Rimozione del deposito coerente sulle superfici metalliche con lana di acciaio e successiva pulitura superficiale con panno di cotone imbevuto di etere di petrolio. Pulitura con alcool delle superfici di vetro. Pulitura superficiale delle parti in legno con soluzione di tensioattivo non ionico a pH neutro in acqua demineralizzata, a una concentrazione del 2%, e successivo trattamento protettivo con olio paglierino. Ricostruzione dei piattelli di ottone. 

Bibliografia & sitografia

• Deleuil M. (1852). Catalogue des instruments de physique, de chimie, d'optique et de mathemetiques. Paris, pag. 30

• Giordano G. (1862). Trattato elementare di fisica sperimentale e di fisica terrestre, II Ed. Vol. 2, Napoli, pag. 63

• Jamin J. C. (1870). Petit traitè de physique. Gauthier-Villars, Paris, pag. 260

• Fondazione Scienza e Tecnica di Firenze: Bilancia di torsione di coulomb, www.fstfirenze.it/bilancia-di-torsione-di-coulomb/

• Musée des Arts et Métiers: La balance de Coulomb, www.edf.fr/sites/default/files/contrib/groupe-edf/espaces-dedies/carnet_coulomb.pdf

• YouTube: Biography of Coulomb and his Equation, youtu.be/rwg5DvyhjYs