經過幾天的奔波，他終於弄到了需要的實驗材料。他的宿舍桌子上堆滿了鏈子、線和繩子，同樣長度的都有兩根，還有成對的鐵球和木球，每一對球都是體積相同、重量不同。他還借來一個沙漏（當時的計時器），還有鵝毛筆、白紙和墨汁，用來記錄他的實驗結果。
伽利略就這樣在他狹窄的宿舍裏開始了他的實驗。他先把較重的鐵球用鐵鏈連接好，將其固定在屋頂的木椽上，爾後又把較輕的鐵球按同樣方式固定好。他屏住呼吸，同時推動兩個鐵球，聚精會神地觀看它們擺動，一會兒向左，一會向右，擺個不停。
幾分鍾後，擺速減慢，逐漸停止了。這時，伽利略發現，重球和輕球的停擺時間一致。他又看了沙漏，更證實了他的發現。
也許，這是次偶然結果，不足為憑，再來一次。伽利略再次同時推動那兩條鐵鏈，結果，鐵鏈還是在相同的時間裏停了下來。
隨即，他又用繩子、線拴上了木球，依次實驗，一次又一次地測試，得到的結果是一致的：擺動的時間相同。後來他分別改變了鏈子、線和繩子的長度，變換著鐵球或木球的起擺的弧度，結果仍是與先前的一樣！
他，終於可以作結論了。
伽利略拿起鵝毛筆，蘸著墨汁，在白紙上寫道：實驗表明，決定擺周期的，僅僅是擺繩的長度。不論擺繩末端的重量（鐵球或木球）有多大，同等長度的擺繩擺動的周期是相同的。擺繩的長度越長，擺的周期也就長；擺繩的長度越短，擺的周期也就越短。
17歲的伽利略，根據自己的多次實驗，終於發現了擺的等時運動規律。他用無可爭辯的實驗結果駁倒了權威的亞裏士多德的“擺”定律。由於極度興奮，伽利略渾身像散了架子似的躺到了床上，大腦中卻不停地思索著實驗結果。他幻想有朝一日將這一發現公布於眾。
他十分自豪地說：“近兩千年來一直被稱為聖哲的亞裏士多德關於‘擺’的定律，是一個錯誤的定論，他不是一貫正確的絕對權威。我現在要批駁他在擺振動理論上的錯誤。他說，擺振動不等時，而我，經過多次的實驗證明，擺的振動是等時的！”
此時的伽利略正為勝利的喜悅激動著。因為他沒有錢出版書以闡述自己的觀點。就把擺振動等時定律的實驗結果詳細地寫在白紙上，以便尋找能夠發表自己實驗結果的出版商。
伽利略鼓起勇氣，懷揣著自己的實驗結果找到了比薩城一位著名的出版商，向其說明來意，請求幫助。這位出版商看完伽利略的實驗結果，不由得大驚，說道：“你這個觀點可是和聖哲學說格格不入啊，一旦出版後，一定會在公眾中引起混亂。擁護聖哲學說的人們必然會群起而攻之，弄不好我也會被牽連進去的。”出版商又仔細地打量了伽利略，見他是個幼稚的少年，一定是一時衝動。於是，婉言拒絕了伽利略的請求。
從出版商那裏怏怏不樂地回來，伽利略一進宿舍就撲倒在床上，他感到一種沉重的壓抑感湧上心頭。他覺得自己額頭兩側的“太陽穴”部位的血管忽然“突突”地劇烈跳動起來。
咦？真怪，伽利略忽然感覺到，在他興奮和惱怒的時候，他的血管似乎受到一股規律性的衝擊。這是否也和擺的等時振動原理一樣呢？
這一猜測，又喚起伽利略的興趣，他將不愉快拋在了腦後，反正自己的發現是對的，即使別人不承認，也無所謂。真理總有一天會讓人們信服的。
伽利略沉醉在一種新觀念中，他的腦海在急速飛轉著一個問題：如何計算手腕下麵脈搏跳動的時間。
他重新推動鐵鏈，讓其帶著鐵球擺動，然後按自己的脈搏，測數著鐵球擺動的次數，發現鐵球擺動要比他的脈搏跳動得慢。
他發現自己的脈搏每分鍾跳動72次。
根據他的擺振動原理，他將擺繩縮短了，並經一再調整擺繩，終於使擺速和脈搏跳動的次數相同了，也是每分鍾擺72次。
“這一定會對醫生有幫助。”伽利略心想。現在醫生號脈大多是用猜測，如果能有一種號脈儀器，醫生為病人號脈可就既方便又準確了。
他試圖發明一種“測脈計”。一個上麵標有數字的小儀器，把繩子纏繞在儀器的頂端，把小鐵球固定在繩子的下端，讓球擺動，繩上有標記。在擺動中，若繩子上的標記對準儀器上的數字72時，繩子的擺動速度即為每分鍾72次；如果繩子上的標記對準儀器上的數字80時，繩子的擺速就是每分鍾80次。這繩子就是儀器的“擺”。當然，繩子必須要自由地擺動，當它擺動時，絕不能挪動儀器。
“測脈計”製成後，伽利略將它拿去給老師看。這種神奇的小儀器讓他的老師開了眼界。
“這是我根據擺振動的等時原理製作出來的。”伽利略趁機向老師“灌輸”自己的理論。
“擺的振動怎麼能等時呢？別胡思亂想了，聖哲不是明確說擺振動是不能等時的！你這個‘測脈計’是很奇妙，用途廣闊！伽利略，你確實很聰明。”老師對伽利略的擺定律不感興趣，但對他發明的“測脈計”興致很高。
“伽利略，你可以將這個‘測脈計’推薦給診所的醫生，他們一定會喜歡的。”老師一掃往日的一臉威嚴，而是微笑地向伽利略建議著。
伽利略雖然對老師否定他的擺振動等時原理而感到失望，但他高興的是平日對他的想法不屑一顧的老師居然對‘測脈計’給予了肯定，並且還建議推廣。
啊，這就是勝利。伽利略高興地想，老師從客觀上等於承認了。
伽利略將“測脈計”複製了許多套，推薦銷售給比薩城各診所的醫生們。事實表明，運用這種簡便實用的“測脈計”，醫生能夠迅速、準確地測定患者的脈搏。
醫生們對伽利略的發明，一致表示欽佩，致使伽利略一時間變得很有名氣，稱他是年少有為的醫學人才。