牛顿说,用一根长的软吊绳提一桶水,把吊绳拧成麻花状。如果你握住吊绳,不让麻花状的绳子松开,桶及桶中的水是相对是静止的,水面是平的。突然放开手,麻花开始放松,吊绳旋转,水桶也随着吊绳旋动。最初,桶中的水并不转动,只有桶在旋转,桶和桶中的水有相对转动。慢慢地,水被桶带动,也开始转动。最后,水和桶一样转动。这时,水和桶之间又是相对静止的,不转动的。但水面却呈凹状,中心低,桶边高。牛顿爵士特别说“ I have experienced”。他亲自做过这实验。
水桶实验的关键是揭露,有两种“桶及桶中的水是相对是静止”的状态。最初(第一状态),绳被放松之前,“桶及桶中的水是相对是静止的,水面是平的”;最后(第二状态),绳被放松一段时间之后,“水和桶之间又是相对静止的”, 水面却是凹状。两种状态中,水和桶之间都是相对静止的,但水面却不同,前者平,后者凹。引起牛顿的疑问,为什麽?