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Les expériences de gravité oubliées de Léonard de Vinci montrent qu’il avait des siècles d’avance sur son temps

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Des chercheurs, dans un article publié dans la revue Léonard, ont révélé qu’après avoir réexaminé l’un des cahiers de Léonard de Vinci, ils ont découvert que le polymathe renommé avait mené des expériences visant à prouver que la gravité est un type d’accélération. De plus, ils ont découvert qu’il avait développé un modèle pour la constante gravitationnelle, qui était précis à environ 97 %.

Les ingénieurs de Caltech ont découvert que la compréhension de la gravité de Léonard de Vinci, bien qu’elle ne soit pas tout à fait exacte, avait des siècles d’avance sur son temps.

Dans un article publié dans la revue Léonardles chercheurs s’inspirent d’un nouveau regard sur l’un des carnets de Léonard de 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 à environ 97 %

Da Vinci, qui a vécu de 1452 à 1519, était bien en avance sur la courbe dans l’exploration de ces concepts. 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.

Les expériences de Da Vinci ont été repérées pour la première fois par Mory Gharib, professeur Hans W. Liepmann d’aéronautique et de génie médical, dans le Codex Arundel, une collection d’articles écrits par da Vinci qui couvrent la science, l’art et des sujets personnels. Au début de 2017, Gharib explorait les techniques de visualisation de flux de Léonard de Vinci pour discuter avec les 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 se déversant d’un bocal dans le nouveau Codex Arundel. , qui peut être consulté en ligne avec l’aimable autorisation de la British Library.

« Ce qui a attiré mon attention, c’est quand il a écrit ‘Équation de Moti‘ sur l’hypoténuse de l’un de ses triangles esquissés, celui qui était un triangle rectangle isocèle », explique Gharib, auteur principal du Léonard papier. « Je suis devenu intéressé de voir ce que Leonardo voulait dire par cette phrase. »

Pour analyser les notes, Gharib a travaillé avec ses collègues Chris Roh, à l’époque chercheur postdoctoral à Caltech et maintenant professeur adjoint à L’Université de Cornell, ainsi que Flavio Noca de la Haute Ecole Spécialisée de Suisse Occidentale à Genève. Noca a fourni des traductions des notes italiennes de da Vinci (écrites dans sa célèbre écriture miroir pour gaucher qui se lit de droite à gauche) pendant que le trio se penchait sur les diagrammes du manuscrit.

Dans les articles, da Vinci 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 – également 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 rectangle isocèle – ce que Gharib a initialement remarqué que da Vinci avait mis en évidence avec la note « Équation de 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, l’équipe a utilisé la modélisation informatique pour exécuter son expérience de vase d’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 [with t representing time] plutôt proportionnel à t au carré », dit Roh. « 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 Léonard de Vinci a fait d’autres expériences ou a approfondi cette question », dit 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 s’intitule « La visualisation de la gravité par Léonard de Vinci en tant que forme d’accélération ».

Référence : « Leonardo da Vinci’s Visualization of Gravity as a Form of Acceleration » par Morteza Gharib, Chris Roh et Flavio Noca, 1er février 2023, Léonard.
DOI : 10.1162/leon_a_02322

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