Galilée distingue le mouvement à vitesse constante, sans frottements, après une impulsion initiale, et le mouvement à vitesse accélérée qui nécessite une force permanente
Au musée Galilée à Florence, à mi-chemin entre le Ponte Vecchio et le Musée des Offices, vous pouvez voir ce plan incliné. Le long de cette magnifique boiserie en chêne, reconstituée au XVIIIe, Galilée dispose des clochettes qui sonnent au passage d’une boule. Par approximations successives, comme un accordeur de piano, il espace ses clochettes jusqu’à ce qu’elles sonnent à intervalles de temps réguliers : 1, 2, 3, 4, 5… L’opération finie, Galilée constate que les clochettes sont de plus espacées vers le bas. Les chemins parcourus : 1, 4, 9, 16, 25… sont bien selon les carrés du temps.
Un tableau célèbre, «Römer mesurant le retard de l’occultation d’un satellite de Jupiter du a la vitesse de la lumière», montre un autre exemple de mesure : une corrélation œil oreille cette fois-ci.
Instant crucial. Le premier satellite, Io, approche du cône d’ombre de Jupiter. Olaus Römer lance un dernier regard sur l’horloge 21 secondes, 22…et, l’œil rivé à la lunette, il enchaîne à l’oreille 23, 24, 25…25.2 ( il griffonne la valeur ) 26, 27, et il peut tourner la tête pour vérifier l’enchaînement du décompte de l’aiguille de l’horloge.
A six mois d’intervalle la Terre tantôt s’approche tantôt s’éloigne de Jupiter, la lumière doit alors parcourir un chemin plus long, d’où un allongement apparent de la période de rotation de ce satellite. Römer en déduisit la vitesse de la lumière sur une distance fantastique ? Sur Terre c’était désespéré jusqu’aux mesures de Foucault et Fizeau au XIXe siècle.
Galilée abandonne les vieux qualificatifs et dilemmes entre les mouvements finis et infinis, rectilignes et circulaires, éphémères et perpétuels chers à l’Antiquité. Il distingue:
- le mouvement à vitesse constante, en roue libre, sans frottements, après une impulsion initiale,
- le mouvement à vitesse accélérée, pied au plancher, qui nécessite une force permanente.
Du haut de la tour de Pise, photo Lessing*, Galilée laisse tomber une première pierre. C’est un mouvement accélérée du à la pesanteur. Simultanément il lance au loin une deuxième pierre. Cette seconde pierre est soumise à une force supplémentaire de nature différente : une impulsion initiale horizontale. La résultante est une parabole, voyez les brouillons de Galilée. Le chemin parabolique de la deuxième pierre est plus long que la chute verticale, mais les deux pierres atteignent le sol en même temps.
Lessing Egidio, AKG Paris, in Les Cahiers de Science et Vie, Galilée, Un Génie Redécouvert, n°61, février 2001.
Galilée étudie expérimentalement la composition de deux forces : une impulsion horizontale et une force permanente verticale.
Avec des toboggans de hauteurs différentes il donne à des billes des impulsions différentes. Elles roulent sur la table à des vitesses différentes. Il mesure leur point de chute sur le plancher, et sur des planchers intermédiaires.