Spadanie ciał swobodnych na ziemię człowiek obserwował od niepamiętnych czasów.
Po raz pierwszy zaczęli się nad tym zastanawiać starożytni Grecy. Ich poglądy
jednak, oparte na powierzchownych obserwacjach, zawierały więcej wniosków
fałszywych niż prawdziwych. Największy wpływ na dalszy rozwój poglądów (wpływ
negatywny) miały koncepcje Arystotelesa. Uważał on, że wszystkie ciała
niebieskie poruszają się ruchem naturalnym, przyrodzonym, bez działanie jakich
kolwiek czynników. Eliminował tym samym ciążenie powszechne. Natomiast ciała
poruszające się w pobliżu Ziemi dzielił na dwa rodzaje: ciała lekkie i ciała
ciężkie. Pierwsze np. ogień, miały tę właściwość, że dążyły do zajęcia miejsca
jak najdalej środka świata (który miał znajdować się w środku Ziemi); drugie
wykazywały naturalną dążność wręcz przeciwnej natury i dlatego spadały na
Ziemię. Przy tym Arystoteles zakładał, że dążność ciał do zajęcia miejsca
możliwie jak najbliżej środka świata jest tym silniejsza, im są one cięższe i
im bliżej środka świata się znajdują. W wyobrażeniach tych można byłoby się
dopatrywać sformułowania prawa powszechnego ciążenia (dla ciał znajdujących się
w pobliżu Ziemi), jednakże miarą dążności ciał do ulokowania się blisko środka
świata była dla Arystotelesa nie siła, lecz prędkość. A z tego wynikał wniosek,
że ciała cięższe powinny spadać szybciej niż ciała lżejsze.

Poglądy Arystotelesa przetrwały wiele wieków, mimo iż miały swych zdecydowanych
przeciwników wśród najwybitniejszych uczonych. Bał się z nimi zerwać nawet nasz
wielki astronom Mikołaj Kopernik, który po opracowaniu heliocentrycznej teorii
Układu Słonecznego (początek XVI w.) Przypuszczał, iż nie można eliminować
grawitacji ze zjawisk astronomicznych.

Obalenie hipotez Arystotelesa zajęło tyle czasu i wiele wysiłków. Rzeczą
podstawową było wykazanie, że czas spadania ciał nie zależy od ich masy, a
przynajmniej nie w taki sposób, jak to postulował Arystoteles. Decydujące
znaczenie miały tu doświadczenia Galileusza, który badał swobodny spadek ciał
(spuszczanych podobno z wierzchołka słynnej wierzy w Pizie). Na podstawie tych
doświadczeń Galileusz wyciągną w 1602 r. wniosek, że wszystkie ciała spadają z
jednakowym przyspieszeniem (tzw. prawo spadku swobodnego). Tym samym
doświadczenia wykazały błędność spekulatywnych wniosków Arystotelesa.


Jednocześnie gromadziły się fakty, które miały rychło doprowadzić do odkrycia
powszechnego prawa ciążenia. Z odkryciem tym wiążą się nazwiska wielu wybitnych
uczonych XVI i XVII w., przede wszystkim zaś T. Brahe, J. Keplera i wreszcie I.
Newtona. T. Brahe prowadził w swym obserwatorium Uraniborg na wyspie Ven (Hven)
koło Kopenhagi systematyczne obserwacje ruchu planet, co miało na celu
gromadzenie materiału umożliwiającego odkrycie ogólnych praw rządzących ruchem
planet.

Prawo powszechnego ciążenia odkrył I. Newton prawdopodobnie w 1665 r.
(opublikował je dopiero w 1687 r.). Prawo to orzeka: siła F, jaką przyciągają
się dwa ciała, jest wprost proporcjonalne do iloczynu ich mas mi mo odwrotnie
proporcjonalna do kwadratu odległość r między nimi: We wzorze znak minus
wskazuje, że siła ciążenia jest siłą przyciągania, G jest współczynnikiem
proporcjonalności, zależnym od wyboru jednostek miar masy i długości, zwanym
stałą grawitacją.


Bezpośrednim dowodem słuszności prawa powszechnego ciążenia Newtona było to, że
– po pierwsze – wynikało zeń prawo spadku swobodnego Galileusza i – po drugie –
prawa ruchu planet Kaplera. Wskazywało to jednocześnie, że grawitacja występuje
i w skali zjawisk przy powierzchni Ziemi, i w skali kosmicznej, a więc jest
zjawiskiem powszechnym. Odkrycie prawa powszechnego ciążenia zakończyło pewien
etap w badaniach nad n. g. Wiadomo było już, jak ciała się przyciągają, wciąż
jednak bez odpowiedzi pozostawało pytanie: dlaczego? Innymi słowy, sama n. g.
pozostawała wciąż jeszcze problemem otwartym. Pierwszą udaną próbą jego
rozwiązania była tzw. ogólna_teoria_względności (zwana też teorią grawitacji),
którą opracował w latach 1905 – 1916 A._Einstein. Jednym z zasadniczych założeń
tej teorii jest tzw. zasada równoważności, która orzekła, że siły grawitacyjne
są obiektywne nieodróżnialne od sił bezwładności.


Na przykład pasażer w windzie ruszającej do góry (lub na dół) odczuwa działanie
sił bezwładności jako wzrost (lub zmniejszanie) swego ciężaru, a więc gdyby nie
wiedział, że się znajduje w windzie, to nie potrafiłby powiedzieć, czy działają
nań siły bezwładności, czy dodatkowe siły grawitacyjne.

Jeśli upuścimy jakiś przedmiot, spadnie on na ziemię. Jest to spowodowane siłą
ciężkości, czyli grawitacją. Jest to siła powodująca przyciąganie się ciał. Nie
tylko Ziemia jest źródłem grawitacji – ma ją także Księżyc. Grawitacja Słońca
przyciąga Ziemię oraz pozostałe planety i utrzymuje je na orbitach. Siła
oddziaływania grawitacyjnego dwóch ciał zależy od odległości między nimi. Im
większa jest odległość, tym mniejsza siła przyciąga je do siebie. Oddziaływanie
zależy też od mas obu ciał – większym masom odpowiada większa siła ciężkości.


Środek ciężkości.

Środek ciężkości każdego przedmiotu to taki punkt, w którym koncentruje się
całe działanie grawitacji na ten punkt. Przedmiot podparty w punkcie leżącym na
linii łączącej jego środek ciężkości z ziemią może być w równowadze. Ale
najłatwiej jest utrzymać równowagę, jeśli środek ciężkości jest położony nisko.

Np. Korek utrzymuje się na ostrzu igły. Jest w równowadze, ponieważ ciężkie
widelce zwisające w dół powodują, że środek ciężkości całości znajduje się
poniżej korka, pod punktem podparcia.



Masa i ciężar.

Masa nie jest tym samym co ciężar. Masa określa ilość substancji w danym ciele;
ciężar jest to siła, z jaką grawitacja działa na daną masę. Kobiałka truskawek
na Księżycu ważyłaby zaledwie jedną szóstą tego, co na Ziemi, choć masa byłaby
taka sama. Jest tek dlatego, że siła ciężkości na powierzchni Księżyca jest
sześciokrotnie mniejsza niż na Ziemi.

Grawitacja na Księżycu.

Siła ciężkości na Księżycu jest mniejsza niż na Ziemi, ponieważ jest on
mniejszy i ma mniejszą masę. Ciało spadające na Księżycu przyspiesza
sześciokrotnie wolniej aniżeli na Ziemi, a podskoczyć na Księżycu można sześć
razy wyżej niż na Ziemi.

Bumerang.

W niektórych wypadkach środek ciężkości znajduje się we wewnątrz danego
przedmiotu, lecz na zewnątrz. Tak jest z bumerangiem. Ma on taki kształt, że
można postawić go na brzegu podpierając w punkcie przegięcia.

Przypływy i odpływy.

Pływy są skutkiem grawitacji. Ocean z tej strony Ziemi, z której jest Księżyc,
jest przez niego przyciągany, co powoduje przypływ.Z przeciwnej strony Ziemi w
tym czasie też jest przypływ, gdyż Ziemia jest przyciągana przez Księżyc
bardziej niż woda. Wpływ Słońca na przypływy jest niewielki. Kiedy Słońce i
Księżyc ustawiają się w jednej linii, pojawiają się największe przypływy.