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Entre lo que investigo, esta, el movimiento de objetos, donde se puede encontrar, el estudio de los péndulos y sus propiedades, y la demostración de que la aceleración de cuerpos en caída libre era la misma sin importar su peso, algo contrario a la física de Aristóteles que decía que los cuerpos más pesados caerían antes (la idea de Galileo sería posteriormente incorporada en la primera ley de Newton.)
Además, estableció que esa aceleración sería uniforme si se eliminase la resistencia del medio y que, sin esta resistencia o impedimento, el objeto seguiría en movimiento de forma indefinida. Esto fue algo que también iba en contra de la física aristotélica que decía que el objeto se detendría si cesaba la fuerza que lo había hecho moverse. La idea de Galileo sería posteriormente incorporada en la primera ley de Newton.
A partir de sus ideas, sería uno de los precursores más importantes de la mecánica clásica desarrollada posteriormente por Isaac Newton en sus leyes del movimiento.