เป็นที่ทราบกันโดยทั่วไปว่า เซอร์ไอแซก นิวตัน (Isaac Newton) ได้ค้นพบ กฎของแรงโน้มถ่วง โดยการเริ่มต้นจากการสังเกตผลของแอปเปิลที่ตกจากต้นลงสู่พื้นดิน ทำให้โลกเกิดการพัฒนาทางด้านวิทยาศาสตร์อย่างก้าวกระโดด เกิดการปฏิวัติอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกตามมาอย่างมหาศาล แต่ก่อนที่จะมีการค้นพบกฎของแรงโน้มถ่วงจากผลของแอปเปิลนี้ ก็มีนักคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ชาวอิตาเลียนที่มีชื่อเสียงอีกท่านหนึ่ง ได้ทำการทดลองเกี่ยวกับการตกก่อนหน้านี้ นั่นคือ กาลิเลโอ กาลิเลอิ (Galileo Galilei) เขาได้ทดลองการตกของวัตถุ โดยปล่อยวัตถุสองชนิดที่มีมวลแตกต่างกันลงมาจากหอเอนที่เมืองปิซาพร้อม ๆ กัน และพบว่า วัตถุสองชนิดนั้นต่างตกถึงพื้นในเวลาใกล้เคียงกันเสมอ เขาจึงได้ข้อสรุปว่า มวลไม่ได้มีผลต่อความเร็วในการตกของวัตถุแต่อย่างใด

ไอแซก นิวตัน (Isaac Newton)

กาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei)

หอเอนเมืองปิซา ซึ่งสันนิษฐานว่าเป็นสถานที่ที่กาลิเลโอ กาลิเลอี เริ่มทำการทดลองเกี่ยวกับการตกของวัตถุในอดีต

ต่อมาเมื่อนิวตันได้ศึกษาและรวบรวมทฤษฎีต่าง ๆ มาพิจารณาร่วมกัน โดยเฉพาะการนำความรู้ด้านคณิตศาสตร์อย่างแคลคูลัสเข้ามาพิสูจน์สิ่งที่เขาสังเกต และตั้งคำถามไว้ จึงสามารถใช้สมการเพื่อการไขความลับการตกของวัตถุต่าง ๆ ดังนี้

เมื่อปล่อยให้วัตถุตกลงมา โดยไม่มีการโยน การขว้างปา หรือใส่แรงใด ๆ ให้กับวัตถุ วัตถุจึงเป็นอิสระจากแรงทั้งหลาย แต่มีเพียงแรงอย่างเดียวที่กระทำกับวัตถุ นั่นคือ แรงโน้มถ่วงเนื่องจากแรงดึงดูดของโลกที่กระทำต่อวัตถุ จึงทำให้วัตถุมีความเร่ง ตามสมการ คือ F = ma
โดยที่     
F (Force) หมายถึง แรงโน้มถ่วง เนื่องจากแรงดึงดูดของโลก มีหน่วยเป็น นิวตัน (N) หรือกิโลกรัม.เมตร ต่อวินาที  (kg.m/s)  
m (mass) หมายถึง มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็น กิโลกรัม (kg)
a (acceleration) หมายถึง ค่าความเร่ง มีหน่วยเป็น เมตรต่อวินาที² (m/s²)

และเมื่อพิจารณาจาก สมการของแรงดึงดูดระหว่างมวล คือ F =  GMm/R²
โดยที่
F (Force) หมายถึง แรงโน้มถ่วง เนื่องจากแรงดึงดูดของโลก มีหน่วยเป็น นิวตัน (N) หรือ กิโลกรัม.เมตร ต่อวินาที  (kg.m/s)  
G หมายถึง ค่าคงที่โน้มถ่วงสากล หรือ Universal constant of gravity มีค่าประมาณ 6.674 x 10^-11 นิวตัน.เมตร² .กิโลกรัม^-2 (N.m².kg^-2)
M (Mass) หมายถึง มวลของโลก มีค่าประมาณ 5.972 x 10²⁴ กิโลกรัม (kg)
m (mass) หมายถึง มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็น กิโลกรัม (kg)
R หมายถึง รัศมีของโลก โดยวัดจากจุดศูนย์กลางมาที่ผิวของโลก มีค่าเฉลี่ยประมาณ 6.371 x 10⁶ เมตร

และเมื่อพิจารณาตามระบบสมการ คือ การนำเอาแรงตามกฎของนิวตันมาเข้าสมการกับแรงดึงดูดระหว่างมวล จะได้ว่า ma = GMm/R²

โดยมีค่า m เป็นปริมาณเดียวกัน นั่นคือ มวลของวัตถุ ตามหลักการแก้สมการจึงสามารถหักล้างกันออกไป เหลือเพียงสมการ  a =  GM/R²

G M และ R ล้วนแต่เป็นค่าคงที่ทั้งหมด จึงได้ค่าประมาณของ a หรือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกอยู่ที่ประมาณ 9.801 m/s² หรือเมตรต่อวินาที² เมื่อวัดที่ระดับน้ำทะเล

การตกของก้อนหิน และการตกของขนนก

จากสมการข้างต้น การตกอย่างอิสระนี้จึงไม่มีมวลของวัตถุเข้ามามีผลต่อความเร็วในการตกแต่อย่างใด เนื่องจากความเร็วในการตกขึ้นอยู่กับความเร่งและเวลา ตามสมการ v = u + at
โดยที่
v หมายถึง ความเร็วปลายหรือความเร็วสุดท้ายในการตกของวัตถุ มีหน่วยเป็น เมตรต่อวินาที (m/s)
u หมายถึง ความเร็วต้นหรือความเร็วเริ่มต้นในการตกของวัตถุ มีหน่วยเป็น เมตรต่อวินาที (m/s)
a หมายถึง ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก อยู่ที่ประมาณ 9.801 เมตรต่อวินาที² (m/s²)
t หมายถึง เวลา มีหน่วยเป็น วินาที (s)

จากทฤษฎีและสมการดังกล่าว สามารถสรุปได้ว่า ในสภาพอุดมคติ คือ ไม่มีแรงต้านอากาศ มวลของวัตถุจะไม่มีผลใด ๆ ต่อความเร็วในการตกของวัตถุ แต่สิ่งที่มีผลต่อวัตถุคือ ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก ดังนั้น ไม่ว่าเราจะปล่อยก้อนหินที่มีน้ำหนักมากหรือปล่อยขนนกที่เบาหวิว ลงมาจากที่ที่มีความสูงเท่า ๆ กัน วัตถุทั้งสองก็จะตกถึงพื้นในเวลาพร้อมกัน แต่มีเงื่อนไขว่า จะต้องปล่อยในที่ที่ไม่มีแรงต้านหรือปล่อยในห้องทดลองสุญญากาศเท่านั้น จึงจะทำให้ผลการทดลองนี้เป็นจริง เช่น ตัวอย่างจากวิดีโอต่อไปนี้ https://www.youtube.com/watch?time_continue=157&v=E43-CfukEgs