Pelotita de tamaño 1 por un plano inclinado caerá a la misma velocidad que otra pelotita de tamaño 2 si son del mismo material.
Lo unico que afecta la velocidad es la fuerza de rozamiento y la gravedad de modo que como la friccion se modifica con el peso, es justamente eso lo único que puede alterar el arranque de una u otra pelotita.
Si dispones un par de barreras IR en el comienzo y final del plano inclinado podras medir con exactitud el desplazamiento.
Te recomiendo usar micros() para una mayor precision en las lecturas.
Mira esta guía. El problema 5.57 se aproxima bastante a lo que comentas.
En el ejemplo X = 2 mts y para un plano inclinado de 30 grados da un tiempo de 1.5 segundos.
Entonces evalúa la distancia de medición de tu plano inclinado y analiza el tiempo que le llevaría a la pelotita desplazarse.