Référentiel galiléen
Que ce soit sur un bateau à l'arrêt (au quai) ou en mouvement rectiligne et uniforme, le boulet lâché en haut du mât tombe au même endroit au pied du mât. Galilée en conclut que pour un observateur situé sur le bateau, l'observation de la chute du boulet ne lui permet pas de distinguer s'il est en mouvement rectiligne uniforme ou à l'arrêt.
Dans une phrase célébre, Galilée dira « Le mouvement est comme rien ». Dit autrement, l'étude du mouvement est intimement liée au référentiel dans lequel on l'étudie : Le mouvement est relatif.
Cette affirmation est un des fondements de toute la physique que nous connaissons, puisqu'elle jette les bases de la cinématique (étude du mouvement, loi de composition des vitesses, principe d'inertie, etc.).
Il définit par là même deux grandes catégories de référentiels : les référentiels galiléens (ou inertiels), pour lesquelles les mêmes lois de la physique s'appliquent, et les référentiels non galiléens (ou non inertiels), pour lesquels il faut faire intervenir des forces d'inertie.
Ce principe de relativité renie complètement les principes d'Aristote, selon lesquels le mouvement et le repos sont deux concepts complètement différents.
