Dans le cas d’une balle et d’une plume en chute libre dans le vide, elles tombent toutes deux à la même vitesse. Ce phénomène est connu sous le nom de relativité galiléenne ou principe d'équivalence, selon lequel si deux objets tombent en même temps dans le même champ gravitationnel, ils accéléreront au même rythme.

Cela a été démontré par Galilée dans son expérience en laissant tomber deux boules de masses différentes depuis la tour penchée de Pise, montrant que les deux touchaient le sol en même temps.

Ainsi, en l’absence de résistance de l’air, la plume et la balle atteindraient le sol en même temps dans le vide.