Ісаак Ньютон висунув припущення, що між будь-якими тілами в природі існують сили взаємного тяжіння. Ці сили називають силами гравітації, або силами всесвітнього тяжіння. Сила всесвітнього тяжіння виявляється в Космосі, Сонячній системі і на Землі. Ньютон узагальнив закони руху небесних тіл і з'ясував, що сила F дорівнює: маси взаємодіючих тіл, R - відстань між ними, G - коефіцієнт пропорційності, який називається гравітаційної постійної. Чисельне значення гравітаційної постійної досвідченим шляхом визначив Кавендіш, вимірюючи силу взаємодії між свинцевими кулями. В результаті закон всесвітнього тяжіння звучить так: між будь-якими матеріальними точками існує сила взаємного тяжіння, прямо пропорційна добутку їх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними, що діє по лінії, що з'єднує ці точки.
Фізичний сенс гравітаційної постійної випливає із закону всесвітнього тяжіння. Якщо m1 = m2 = 1 кг, R = 1 м, то G = F, т. Е. Гравітаційна стала дорівнює силі, з якою притягуються два тіла по 1 кг на відстані 1 м. Чисельне значення: Сили всесвітнього тяжіння діють між будь-якими тілами в природі, але відчутними вони стають при великих масах (або якщо хоча б маса одного з тіл велика). Закон же всесвітнього тяжіння виконується тільки для матеріальних точок і куль (в цьому випадку за відстань приймається відстань між центрами куль).
Приватним видом сили всесвітнього тяжіння є сила тяжіння тіл до Землі (або до іншої планети). Цю силу називають силою тяжіння. Під дією цієї сили всі тіла набувають прискорення вільного падіння. Згідно з другим законом Ньютона g = Ft * m отже, Ft = mg. Сила тяжіння завжди спрямована до центру Землі. Залежно від висоти h над поверхнею Землі і географічної широти положення тіла прискорення вільного падіння набуває різні значення. На поверхні Землі і в середніх широтах прискорення вільного падіння одно 9,831 м / с2.
У техніці і побуті широко використовується поняття ваги тіла. Вагою тіла називають силу, з якою тіло тисне на опору або підвіс в результаті гравітаційного тяжіння до планети (рис. 6). Вага тіла позначається Р. Одиниця ваги - Н. Так як вага дорівнює силі, з якою тіло діє на опору, то відповідно до третього закону Ньютона за величиною вага тіла дорівнює силі реакції опори. Тому, щоб знайти вагу тіла, необхідно визначити, чому дорівнює сила реакції опори.
Розглянемо випадок, коли тіло разом з опорою НЕ рухається. В цьому випадку сила реакції опори, а отже, і вага тіла дорівнює силі тяжіння (рис. 7): Р = N = mg.
У разі руху тіла вертикально вгору разом з опорою з прискоренням за другим законом Ньютона можна записати mg + N = та (рис. 8, а). У проекції на вісь OX: -mg + N = та, звідси N = m (g + a).
Отже, при русі вертикально вгору з прискоренням вага тіла збільшується і знаходиться за формулою Р = m (g + a).
Збільшення ваги тіла, викликане прискореним рухом опори або підвісу, називають перевантаженням. Дія перевантаження відчувають на собі космонавти як при зльоті космічної ракети, так і при гальмуванні корабля при вході в щільні шари атмосфери. Відчувають перевантаження і льотчики при виконанні фігур вищого пілотажу, і водії автомобілів при різкому гальмуванні.
Стан тіла, в якому його вага дорівнює нулю, називають невагомістю. Стан невагомості спостерігається в літаку або космічному кораблі при русі з прискоренням вільного падіння незалежно від напрямку і значення швидкості їх руху. За межами земної атмосфери при виключенні реактивних двигунів на космічний корабель діє тільки сила всесвітнього тяжіння. Під дією цієї сили космічний корабель і все тіла, що знаходяться в ньому, рухаються з однаковим прискоренням, тому в кораблі спостерігається стан невагомості.