SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT / LES EXPERIENCES DE LEONARD DE VINCI

Leonardo da Vinci's forgotten experiments explored gravity as a form of acceleration

Les expériences oubliées de Léonard de Vinci ont exploré la gravité comme une forme d'accélération

par Robert Perkins, Institut de technologie de Californie

Crédit : British Library

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 Leonardo, les chercheurs s'inspirent d'un nouveau regard sur l'un des cahiers de da Vinci pour montrer que le célèbre  homme avait conçu des expériences pour démontrer que la gravité est une forme d'accélération - et qu'il a ensuite modélisé la constante gravitationnelle pour une précision d'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" Equatione di Moti "sur l'hypoténuse de l'un de ses triangles esquissés - celui qui était un triangle rectangle isocèle", explique Gharib, auteur principal de l'article de Leonardo. "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 au Caltech et maintenant professeur assistant à l'Université Cornell, ainsi qu'avec Flavio Noca de l'Université des sciences appliquées et des arts 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 équilatéral - ce que 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, 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 [avec t représentant le temps] au lieu de cela proportionnelle à t au carré", explique 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 de Vinci a fait d'autres expériences ou a approfondi cette question", a déclaré 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".

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COMMENTAIRE

Il serait utile se rappeler que la mesure précise du temps est tres  largement postérieure  à l 'époque où  vivait  DA VINCI  

Il n avait donc pas l outil expérimental nécessaire.

C'est en 1735 que remonte l'invention du premier modèle, alors désigné sous l'appellation « chronomètre de marine ». Son inventeur, John Harrison, cherchait à mettre au point un système lui permettant de mesurer de façon fiable la position longitudinale des navires en mer.

 Et c est en1657  que le mathématicien hollandais, Christian Huygens, crée la première horloge à pendule pesant en 1657  ...

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More information: Morteza Gharib et al, Leonardo da Vinci's Visualization of Gravity as a Form of Acceleration, Leonardo (2022). DOI: 10.1162/leon_a_02322

Provided by California Institute of Technology