La costanza dell'accelerazione di gravità: il piano inclinato

La comprensione di come in uno stesso luogo diversi corpi in caduta si muovano tutti con la medesima accelerazione di gravità fu il risultato di una serie di celebri esperimenti, con i quali Galileo diede forma a una sua originale intuizione; in uno di questi esperimenti una serie di sfere metalliche fu fatta rotolare lungo un piano inclinato. Galileo, infatti, si era reso conto della necessità di eliminare l'influenza dell'aria sui moti di caduta, ma, non disponendo ancora di mezzi atti a creare il vuoto, aveva osservato che era possibile minimizzarne gli effetti considerando corpi sferici in rotolamento su superfici il più possibile levigate. In questo modo, l'efficacia della gravità aumenta con l'inclinazione del piano, andando da un valore minimo nullo (piano orizzontale) a uno massimo (piano verticale); in tutte le posizioni intermedie, risultava poi agire solo quella componente della forza di gravità parallela alla superficie di appoggio. Considerando quindi angoli d'inclinazione sufficientemente piccoli, Galileo poté far rotolare le diverse sfere tanto lentamente da poter meglio apprezzare quegli effetti che, in caso di discesa verticale, venivano mascherati dall'estrema rapidità del movimento. Le sue conclusioni furono quelle ancora oggi pienamente accettate: le sfere rotolano con accelerazione costante, indipendentemente dalle loro dimensioni e peso, proseguendo la loro corsa al termine del piano inclinato in senso rettilineo e con velocità costante, fermandosi infine unicamente solo per l'azione degli attriti esterni.