Pourquoi une bille de plomb et une bille de plâtre tombent-elles à la même vitesse ?

En fait, une bille de plomb et une bille de plâtre ne tombent à la même vitesse que dans le vide.

Dès que la chute a lieu dans un fluide (air, gaz, liquide), ce n'est plus le cas. Deux forces s'opposent à la chute : la résistance du fluide au passage de la bille et la force d'Archimède.

La force de résistance dépend de la forme : un fluide donné offre la même force de résistance au passage si les deux billes sont de forme identique.
Cependant, la bille la plus lourde est moins ralentie, car la force de résistance est moins importante en proportion que sur la bille légère.

La force d'Archimède est fonction de la densité de la bille et de la densité du fluide dans lequel la bille est plongée (air ou liquide). Là encore, c'est la bille la plus lourde qui plongera le plus vite. A l'extrême, une bille de polystyrène ne tombera même pas dans l'eau (elle flotte), la bille de plomb, si.

Complement internaute :
Si l'on prend une bille de plâtre et une de plomb, les mêmes calculs valent pour les deux. Le calcul d'une vitesse de chute est le même que pour un objet lancé au départ (ou un objet flottant). Les calculs valent aussi pour les deux, mais on ne s'en rend pas compte, car les deux billes ont une forme identique et elles plongent dans un fluide identique, à l'exception du fait que la bille de plâtre est légèrement plus lourde. L'une des caractéristiques de la théorie de la relativité est qu'il n'y a pas d'objets absolus, mais qu'il n'y a que des objets en relativité restreinte. Cela signifie qu'il existe toujours une bille plus légère qu'une autre, et une bille plus lourde qu'une autre.