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Se denomina caída libre al movimiento que realiza un cuerpo desde el reposo cuando se deja caer y se desplaza únicamente bajo la acción de la gravedad (sin velocidad inicial y sin rozamiento).
A menudo se toma como convención el sentido positivo del eje vertical hacia abajo (aunque también puede usarse el eje vertical positivo hacia arriba; lo importante es ser coherente en el signo de la aceleración):
Si se adopta el eje vertical hacia abajo como positivo, la aceleración gravitatoria será
Si se adopta el eje vertical hacia arriba como positivo, entonces la aceleración debido a la gravedad es
En caída libre partimos generalmente con
Debido a esto, la velocidad en función del tiempo (MRUA) es:
Si tomamos el eje hacia abajo como positivo:
Si tomamos el eje hacia arriba como positivo:
Si 
denota la altura inicial desde la que se deja caer el cuerpo, entonces la posición en función del tiempo es:
Si tomamos el eje hacia abajo como positivo:
Si tomamos el eje hacia arriba como positivo:
Se puede eliminar el tiempo entre las ecuaciones anteriores para encontrar:
El tiro vertical se refiere al lanzamiento de un cuerpo con una velocidad inicial no nula en dirección vertical (hacia arriba o hacia abajo), bajo la influencia exclusiva de la gravedad (sin resistencia del aire).
A menudo se estudian dos casos principales:
Tiro vertical hacia arriba (
si el eje vertical es positivo hacia arriba).
Tiro vertical hacia abajo (
si el eje vertical es positivo hacia arriba).
En ambos casos, la aceleración es constante y vale
suponiendo que el eje es positivo hacia arriba.
Asumiendo la convención de eje vertical positivo hacia arriba y origen en el punto de lanzamiento (
), las ecuaciones que modelan este movimiento (MRUA) se reducen a:
En el tiro vertical hacia arriba, el cuerpo asciende inicialmente, pero la gravedad reduce su velocidad hasta que la velocidad llega a cero en el punto más alto. El tiempo de subida hasta el punto más alto (
) es:
La altura máxima alcanzada es:
La caída libre es, en realidad, un caso particular del tiro vertical donde 
.
1. Un objeto se deja caer (sin velocidad inicial) desde un puente que está a 
sobre el suelo. Despreciando la resistencia del aire y tomando 
, calcula el tiempo que tarda en llegar al suelo y la velocidad con la que impacta contra el suelo.
Solución
Sabiendo que 
, 
(el objeto llega al suelo), 
(el objeto se deja caer) y que 
:
Para calcular la velocidad con la que llega, sustituimos el tiempo obtenido en:
Nótese que tiene un valor negativo ya que apunta en el sentido contrario al del eje de referencia.
Por lo tanto, tarda 
en llegar el suelo e impacta con una velocidad negativa de 
.
2. Un objeto tarda 
en caer al suelo. Se deja caer desde el reposo (velocidad inicial nula). Calcula la altura desde la que se soltó y la velocidad con la que llega al suelo.
Solución
Sabiendo que en 
, (el objeto llega al suelo), (el objeto se deja caer) y que :
Para calcular la velocidad con la que llega, sustituimos los valores dados en:
Nótese que tiene un valor negativo ya que apunta en el sentido contrario al del eje de referencia.
Por lo tanto, se dejó caer desde 
e impacta con una velocidad negativa de 
.
3. Se lanza un objeto hacia arriba con una velocidad inicial de 
desde el suelo (
). Considerando y el eje vertical positivo hacia arriba, determina el tiempo que tarda en alcanzar la altura máxima (punto más alto), la altura máxima alcanzada y el tiempo total que tarda en regresar al suelo.
Solución
Sabemos que
El tiempo de bajada es igual al tiempo de subida (en condiciones ideales sin rozamiento). Entonces, el tiempo total es:
Por lo tanto, el tiempo que tarda en alcanzar la altura máxima es 
, la altura máxima alcanzada es 
y el tiempo total que tarda en regresar al suelo es 
.
4. Una pelota se lanza verticalmente hacia abajo desde una ventana a 
de altura sobre el suelo, con una velocidad inicial de 
(dirigida hacia abajo). Se pide calcular el tiempo que tarda en llegar al suelo y la velocidad con la que impacta contra el suelo.
Solución
Del enunciado se deduce que:
,
(llega al suelo),
(hacia debajo),
.
Entonces,
Resolvemos la ecuación de segundo grado completa:
Como el tiempo no puede ser negativo, la pelota tarda 
en llegar al suelo. La velocidad al llegar al suelo se calcula como:
Por lo tanto, la pelota tarda 
en llegar al suelo y lo hace con una velocidad negativa de 
.