Мне кажется 3. Так как в 1,2 и 4 действия совершают люди для получения какого-либо результата. А яблоко само взяло и упало, люди в этом участие не принимали. Если было бы написано «наблюдения за падающим яблоком» то это было бы исследованием, а так нет