Баллисти́ческий маятник – прибор для определения импульса пули или снаряда, по которому можно рассчитать скорость и кинетическую энергию. Баллистические маятники в значительной степени устарели благодаря современным хронографам, которые позволяют непосредственно измерять скорость снаряда.
Хотя баллистический маятник считается устаревшим, он использовался в течение долгого периода времени и привел к большим достижениям в науке баллистики. Баллистический маятник до сих пор встречается в классах физики из-за его простоты и полезности в демонстрации свойств импульса и энергии. В отличие от других методов измерения скорости пули, основные расчеты для баллистического маятника не требуют измерения времени, а опираются только на измерения массы и расстояния[1].
Помимо того, что баллистический маятник используется в основном для измерения скорости снаряда или отдачи пушки, он может использоваться для измерения любой передачи импульса. Например, баллистический маятник был использован физиком Ч. В. Бойзом для измерения упругости мячей для гольфа,[2], а физиком Питером Гатри Тейтом для измерения влияния вращения на расстояние, пройденное мячом для гольфа[3][4].
Баллистический маятник был изобретен в 1742 году английским математиком Бенджамином Робинсом (1707—1751) и опубликован в его книге «Новые принципы артиллерии», которая произвела революцию в науке баллистики, так как она первой помогла определить способ точного измерения скорости пули[2][5].
Робинс использовал баллистический маятник для измерения скорости снаряда двумя способами. Первым делом нужно было прикрепить пистолет к маятнику и измерить отдачу. Так как импульс пушки равен импульсу выброса, и снаряд составлял (в тех экспериментах) бо́льшую часть массы выброса, то скорость пули можно было приблизить. Второй, более точный метод заключался в непосредственном измерении импульса пули, выстреливая её в маятник. Робинс экспериментировал с мушкетными ядрами массой около одной унции (28 г), в то время как другие современники использовали его методы с пушечным выстрелом весом от одного до трех фунтов (0,5—1,4 кг)[6].
В первоначальных трудах Робинса использовался железный тяжёлый маятник, облицованный деревом, чтобы поймать пулю. Современные репродукции, применяемые в качестве демонстрации на уроках физики, обычно используют тяжёлый груз, подвешенный на очень тонкой, легкой тяге, игнорируя массу тяги маятника. Тяжёлый железный маятник Робинса не позволял этого, и математический подход Робинса был немного сложнее. Он использовал частоту колебаний и массу маятника (обе измерялись вместе с пулей) для вычисления вращательной инерции маятника, которая затем использовалась в расчётах. Робинс также использовал отрезок ленты, свободно зажатый в зажиме, для измерения хода маятника. Маятник вытягивал бы длину ленты, равную хорде хода маятника[7].