I ett vakuum faller både tunga och lätta föremål i samma takt eftersom den enda faktorn som påverkar deras rörelse är gravitationen. Tyngdkraften som verkar på ett föremål bestäms av dess massa, och i ett vakuum upplever alla föremål samma gravitationskraft oavsett deras massa.

$$ F =Gm_1m_2/r^2 $$

där F är gravitationskraften, G är gravitationskonstanten (6,674×10^-11 N m² kg^-2), m1 och m2 är massorna av de två interagerande objekten, och r är avståndet mellan objektens centra av massa.

När ett föremål befinner sig i ett gravitationsfält är den enda kraft som verkar på det tyngdkraften. I frånvaro av luftmotstånd eller andra yttre krafter kommer alla föremål att accelerera i samma takt i samma gravitationsfält, oavsett deras massa. Denna acceleration på grund av gravitationen betecknas med g och är ungefär 9,81 m/s² på jorden.

Så i ett vakuum kommer ett tungt föremål och ett lätt föremål båda att uppleva samma gravitationskraft och accelerera med samma hastighet av 9,81 m/s² mot jordens centrum. Det är därför de verkar falla i samma takt.