Попытка остановить цикл, как только будет достигнуто определенное значение, но всегда выполняется на 1 шаг слишком много

Вы изменили порядок проверки и добавления. Сначала вы должны проверить и только потом добавить:

yAF, yAF, speedAF = [], [], []
yAF_next, tAF_next, speedFA_next = y0, t0, v0

while yAF_next >= 0:
    yAF.append(yAF_next)
    tAF.append(t0_next)
    speedAF.append(speedFA_next)

    tAF_next = tAF[-1] + dt
    speedAF_next = dy_dt(tAF[-1])
    yAF_next = yAF[-1] + dt * dy_dt(tAF[-1])

Интересно, что вам даже не нужна переменная i. И да, работайте со списками, позже конвертируйте их в массивы.

Просто измените условие while на > 0 вместо >= 0, чтобы сэкономить один цикл.

Кроме того, просто просмотр этого кода даст бесконечный цикл, потому что вы увеличиваете i, но выходите, когда i меньше 0.