No vácuo, objetos pesados ​​e leves caem na mesma proporção porque o único fator que afeta seu movimento é a gravidade. A força da gravidade que atua sobre um objeto é determinada pela sua massa e, no vácuo, todos os objetos experimentam a mesma força gravitacional, independentemente da sua massa.

$$ F =Gm_1m_2/r^2 $$
onde F é a força gravitacional, G é a constante gravitacional (6,674 × 10 ^ -11 N m² kg ^ -2), m1 e m2 são as massas dos dois objetos em interação e r é a distância entre os centros de objetos de massa.

Quando um objeto está em um campo gravitacional, a única força que atua sobre ele é a força da gravidade. Na ausência de resistência do ar ou de outras forças externas, todos os objetos acelerarão à mesma taxa no mesmo campo gravitacional, independentemente da sua massa. Esta aceleração da gravidade é denotada por g e é de aproximadamente 9,81 m/s² na Terra.

Assim, no vácuo, um objeto pesado e um objeto leve experimentarão a mesma força gravitacional e acelerarão à mesma taxa de 9,81 m/s² em direção ao centro da Terra. É por isso que parecem cair na mesma proporção.