Au fil des siècles, les erreurs et les découvertes des uns ont donné à d'autres des idées, parfois géniales. Mais de l'oxygène aux couleurs en passant par l'électron, il ne suffisait pas d'y penser… encore fallait-il le prouver !

Cet article est issu du magazine Les Indispensables de Sciences et Avenir n°212 daté janvier/ mars 2023.

La vitesse d'un objet en chute libre ne dépend pas de sa masse

En 1589, à Pise, Galilée cherche à vérifier l'un des postulats aristotéliciens : plus un corps est lourd, plus il chute vite. Ce dont chacun, porté par son bon sens, peut témoigner ! Selon la légende, il aurait laissé tomber différents objets du haut de la Tour penchée. Cependant, les observations ne sont pas aisées. Qui plus est, deux boules de masse différente, en chutant, touchent le sol avec un léger décalage. Ce qui confirme les dires d'Aristote…

Galilée raisonne alors par l'absurde : s'il est vrai que la vitesse de chute croît en proportion de la masse, un objet deux fois plus massif devrait chuter deux fois plus vite. Ce que les observations sont loin de confirmer. Par ailleurs, si l'on relie par une ficelle deux objets dont l'un est plus massif que l'autre, le premier devrait accélérer le second dans sa chute, tandis que celui-ci devrait freiner l'ensemble… Le postulat d'Aristote devient abscons !

Le savant va utiliser un plan de bois long d'environ 6 mètres dans lequel il a creusé une rainure parfaitement lisse. Il mesure à plusieurs reprises, selon l'inclinaison du plan, la vitesse de chute d'une bille en bronze lustré, en utilisant son pouls, une clepsydre et… le son. Enfant de musicien, Galilée a en effet l'oreille exercée et le sens du rythme. Il dispose une série de minuscules grelots sur le trajet de la bille, qui les fait tinter en passant. Lorsque les grelots sont placés à intervalles réguliers, les sons produits sont de plus en plus rapprochés.

Conclusion : la vitesse augmente au fil de la descente. En modifiant l'écart entre ces délicates cloches, il finit par les agencer de façon que les sons s'entendent à intervalles de temps égaux. Il montre alors que la bille parcourt une unité de distance en 1 seconde, puis quatre unités en 2 secondes, neuf en 3 secondes, etc. La distance parco[...]

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