Pouco se sabia sobre gravitação até o século XVII, pois acreditava-se que leis diferentes governavam os céus e a Terra. A força que mantinha a Lua pendurada no céu nada tinha a ver com a força que nos mantém presos à Terra. Isaac Newton foi o primeiro a pensar na hipótese das duas forças possuírem as mesmas naturezas; até então, havia apenas a teoria magnetista de Johannes Kepler, que dizia que era o magnetismo que fazia os planetas orbitarem o Sol
Newton explica, "Todos os objetos no Universo atraem todos os outros objetos com uma força direcionada ao longo da linha que passa pelos centros dos dois objetos, e que é proporcional ao produto das suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da separação entre os dois objetos."
Newton acabou por publicar a sua, ainda hoje famosa, lei da gravitação universal, no seu "Principia Mathematica" (principio matemático), como:
onde:
- F = força gravitacional entre dois objetos
- m1 = massa do primeiro objeto
- m2 = massa do segundo objeto
- r = distância entre os centros de massa dos objetos
- G = constante universal da gravitação
A força de atração entre dois objetos é chamada de peso.
Rigorosamente falando, esta lei aplica-se apenas a objetos semelhantes a pontos. Se os objetos possuírem extensão espacial, a verdadeira força terá de ser encontrada pela integração das forças entre os vários pontos. Por outro lado, pode provar-se que para um objecto com uma distribuição de massa esfericamente simétrica, a integral resulta na mesma atração gravitacional que teria se fosse uma massa pontual.
Foi este obstáculo que levou Newton a adiar por vários anos a publicação da sua teoria, já que ele não conseguia mostrar que a gravitação exercida pela Terra sobre um corpo à sua superfície era a mesma como se toda a massa da Terra estivesse concentrada em seu centro.
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