Malgré des outils limités, Léonard de Vinci a fait preuve d’ingéniosité dans la résolution de problèmes. Dans leur nouvel article, le professeur de Caltech Mory Gharib et ses collègues ont examiné une combinaison de la pensée de Léonard de Vinci et d’expériences physiques concernant l’accélération de la chute d’objets.
Gharib et al. s’appuyer sur un nouveau regard sur l’un des cahiers de da Vinci pour montrer que le célèbre polymathe avait conçu des expériences pour démontrer que la gravité est une forme d’accélération – et qu’il a ensuite modélisé la constante gravitationnelle avec une précision d’environ 97 %. Crédit image : Caltech.
Léonard de Vinci, qui a vécu de 1452 à 1519, était bien en avance sur la courbe dans l’exploration du concept de gravité.
Ce n’est qu’en 1604 que Galileo Galilei a théorisé que la distance parcourue par un objet tombant était proportionnelle au carré du temps écoulé et ce n’est qu’à la fin du 17e siècle que Sir Isaac Newton s’est étendu là-dessus pour développer une loi de la gravitation universelle, décrivant comment les objets sont attirés les uns vers les autres.
Le principal obstacle de Da Vinci était d’être limité par les outils à sa disposition. Par exemple, il lui manquait un moyen de mesurer précisément le temps lorsque des objets tombaient.
Ses expériences ont été repérées pour la première fois par le professeur Gharib dans le Codex Arundelune collection d’articles écrits par da Vinci qui couvrent la science, l’art et des sujets personnels.
Au début de 2017, le professeur Gharib explorait les techniques de visualisation de flux de Léonard de Vinci pour discuter avec des étudiants qu’il enseignait dans un cours d’études supérieures lorsqu’il a remarqué une série de croquis montrant des triangles générés par des particules ressemblant à du sable sortant d’un bocal dans le Codex Arundel.
“Ce qui a attiré mon attention, c’est quand il a écrit ‘Equatione di Moti’ sur l’hypoténuse de l’un de ses triangles esquissés – celui qui était un triangle rectangle isocèle. Je suis devenu intéressé de voir ce que Leonardo voulait dire par cette phrase », a déclaré le professeur Gharib.
Dans ses articles, da Vinci a décrit une expérience dans laquelle un pichet d’eau serait déplacé le long d’un chemin droit parallèle au sol, déversant de l’eau ou un matériau granulaire – très probablement du sable – en cours de route.
Ses notes montrent clairement qu’il était conscient que l’eau ou le sable ne tomberait pas à une vitesse constante mais accélérerait plutôt – aussi que le matériau cesse d’accélérer horizontalement, car il n’est plus influencé par le lanceur, et que son accélération est purement vers le bas à cause de la gravité.
Si le lanceur se déplace à vitesse constante, la ligne créée par la chute de matériel est verticale, donc aucun triangle ne se forme.
Si le lanceur accélère à un rythme constant, la ligne créée par la collecte de matériel tombant forme une ligne droite mais inclinée, qui forme alors un triangle.
Et, comme da Vinci l’a souligné dans un schéma clé, si le mouvement du lanceur est accéléré au même rythme que la gravité accélère le matériau qui tombe, cela crée un triangle équilatéral – c’est ce que le professeur Gharib a initialement remarqué que da Vinci avait mis en évidence avec la note ‘Equatione di Moti,’ ou ‘égalisation (équivalence) des mouvements.’
Da Vinci a cherché à décrire mathématiquement cette accélération. C’est ici, selon les auteurs de l’étude, qu’il n’a pas tout à fait atteint le but.
Pour explorer le processus de da Vinci, le professeur Gharib et ses co-auteurs ont utilisé la modélisation informatique pour exécuter son expérience de vase à eau. Cela a donné l’erreur de da Vinci.
“Ce que nous avons vu, c’est que Leonardo a lutté avec cela, mais il l’a modélisé comme la distance de l’objet tombant était proportionnelle à 2 à la puissance t – avec t représentant le temps – au lieu de cela proportionnel à t au carré”, a déclaré le Dr Chris Roh de l’Université Cornell.
“C’est faux, mais nous avons découvert plus tard qu’il avait utilisé ce genre de mauvaise équation de la bonne manière.”
Dans ses notes, da Vinci a illustré un objet tombant jusqu’à quatre intervalles de temps – une période pendant laquelle les graphiques des deux types d’équations s’alignent étroitement.
“Nous ne savons pas si de Vinci a fait d’autres expériences ou a approfondi cette question”, a déclaré le professeur Gharib.
“Mais le fait qu’il s’attaquait à ce problème de cette manière – au début des années 1500 – montre à quel point sa pensée était en avance.”
L’article de l’équipe a été publié dans la revue Léonard.
