Le titre de gloire de Galilée mécanicien est la création de la cinématique, c’est-à- dire la définition de la vitesse, de l’accélération et de la composition des mouvements. Pour y parvenir, il étudia expérimentalement entre les années 1600 et 1609 le mouvement d’une bille sur un plan incliné, qui, se faisant en un temps beaucoup plus long que la chute libre, était accessible à ses mesures de temps, très primitives.

"Quant à la mesure du temps, nous la fîmes à l’aide d’un grand seau plein d’eau, suspendu à une certaine hauteur, d’où sortait, par un fin tuyau soudé sur le fond, un mince filet d’eau reçu dans un petit verre durant tout le temps de la descente – totale ou partielle – de la bille. Les quantités d’eau recueillies étaient pesées chaque fois sur une balance très exacte donnant par la différence et proportion de leurs poids la différence et proportion des temps. Et cela avec une telle justesse que, comme on l’a dit, les opérations maintes et maintes fois répétées ne donnèrent jamais de différences notables pour chacun des temps."

… La précision était en réalité si faible que, dans le Discours, Galilée évite de donner une valeur concrète pour l’accélération. Il comprenait parfaitement la nécessité de posséder des moyens précis de mesure du temps. Le temps ne peut être mesuré directement, mais seulement au moyen d’autre chose qui l’exprime (Koyré). …

C’est dans le mouvement pendulaire que Galilée trouva un tel processus. Rappelons que le pendule est constitué par une boule suspendue à un point fixe par une ficelle.

"Avant tout autre chose, il faut avertir que chaque pendule a le temps de sa vibration tellement défini et préfixé qu’il n’est pas possible de le faire mouvoir sur une autre période que la seule qui lui soit naturelle, et qui dépend uniquement de la longueur du fil de suspension." 
…

Cette grande découverte de l’isochronisme, Galilée l’a d’ailleurs faite, non en regardant les oscillations du grand lustre de la cathédrale de Pise et en établissant leur isochronisme par comparaison avec les battements de son pouls, mais par des expériences ingénieuses dans lesquelles il comparait les oscillations de deux pendu- les de même longueur mais ayant des balanciers en matière différente et donc de poids différent (liège et plomb), et avant tout par une réflexion mathématique.

Voyons son raisonnement. Galilée considère les cordes menées de chaque point de la trajectoire de la boule (un cercle) au point le plus bas et affirme qu’un mobile descendant le long de n’importe laquelle de ces cordes les parcourt toutes en des temps égaux, puisque la variation de longueur à parcourir sur chaque corde compense la variation en sens inverse de la force qui s’exerce sur la boule. Et l’expérience, dit-il, montre qu’il en est de même pour les mobiles descendant sur des arcs.

Non seulement ce raisonnement n’emporte en rien la conviction, mais de plus l’affirmation que le pendule est isochrone est fausse : le cercle n’est pas tautochrone ; le Père Mersenne le découvrit expérimentalement en 1644 et Huygens théoriquement en 1659.