Pomiar wahadłem balistycznym bazował na zasadach zachowania pędu (pocisk->wahadło) i zachowania energii (energia kinetyczna->potencjalna). Wymagał wyznaczania mas i odległości, ale to zaś w XVIII umiano już robić dość dokładnie. Reszta to matematyka i fizyka - domeny Robinsa. Wahadło pozwoliło mu zanalizować ruch pocisku i zbadać wpływ oporu powietrza. Tak narodziła się krzywa balistyczna. Jak funkcjonował "chronograf" Robinsa? Co napisał o tym sam konstruktor? Do trójnogu ABCD przykręcono podpórki, na których spoczęła belka EF, służąca za oś obrotu wahadła i ograniczająca jego ruch do jednej płaszczyzny:
Trafny dobór masy i geometrii wahadła wpływał na wygodę i precyzję pomiaru. Masa wahadła wynosiła ok. 25.4 kg, odległość środka masy od osi obrotu: ~132 cm, okres oscylacji: 2.53 s. Korpus wahadła był z żelaza, przy czym szeroka "łopata" GHIK miała grubą drewnianą nakładkę, służącą za kulochwyt (Robins zalecał buk). Zasada pomiaru wymagała aby kula w całości, bez odprysków "ugrzęzła" w drewnie. Robins ostrzegał że przy prędkosciach poniżej ~120-150 m/s kula może się odbić, co fałszuje wynik pomiaru. Aby uniknąć zakłóceń od gazów prochowych Robins zalecał odsunięcie wahadła od lufy przynajmniej o ~5 m, przy naważkach ponad ~14 g nawet do 7.6 m. Tarcie zawieszenia było zapewne minimalne - ówcześni zegarmistrze znali sposoby.
Po trafieniu kulą wahadło wychylało się o kąt będący funkcją masy i prędkości kuli oraz masy i geometrii wahadła. Dla wyznaczenia kąta odchylenia Robins mierzył dystans przemieszczenia wahadła, do czego użył tasiemki LM. Przewlekano ją między parą metalowych ostrzy UN zamocowanych do poprzeczki OP , które pozwalały jej wysuwać się z minimalnym oporem ale uniemożliwiały ruch wstecz. Regulację nacisku ostrzy umożliwiała śruba Z. Przed strzałem należało tasiemkę wypoziomować bez poruszania wahadłem oraz oznaczyć szpilką początkową pozycję tasiemki. Po strzale tasiemka wysuwała się o dystans odpowiadający amplitudzie wychylenia wahadła i pozostawała w tym położeniu. Teraz wystarczało zmierzyć dystans o jaki wysunęła się tasiemka. Dystans był funkcją maksymalnego wychylenia wahadła. Reszta to czysta geometria i fizyka, tzn. obliczenia z których bezpośrednio wychodziła prędkość kuli.
Zasada wahadła balistycznego jest elementarna. Wbrew spotykanym tu i ówdzie bałamutnym opiniom, przy zachowaniu właściwej staranności pomiar mógł być bardzo dokładny. W swej pracy Robins oszacował maksymalny uchyb odczytu prędkości na 5%, zaznaczając że można to ulepszyć. Jednym z powodów błędu mogła być niedokładna analiza geometrii i mas wahadła. Inne przyczyny to tarcie łożysk, elastyczność, opór i ugięcie taśmy oraz inne drobne zjawiska, trudne do uwzględnienia. Tyle o dokładności bezwzględnej. Wielkie znaczenie miała jednak dokładność względna, istotna przy badaniach porównawczych i seriach pomiarów robionych tym samym narzędziem w podobnych warunkach. Większość błędów - w szczególności systematycznych - praktycznie się tu znosi a niepewność pomiaru prędkości zależy głównie od ważenia kuli i pomiaru wychylenia wahadła. Sądzę że kulę umiano zważyć dokładnie. Problematyczny wydał mi się pomiar wychylenia, postanowiłem więc zbadać jak mogła działać tasiemka. Miarka krawiecka powinna być dobrą aproksymacją taśmy Robinsa. O ile taśma mogła wysuwać się ? Robins rozważa przykład strzału przy którym tasiemka wysunęła się o ~44 cm. W imadle zamocowałem dwie sprężyste blaszki i między nimi przewlekłem taśmę, mocując ją wkrętem do mosiężnego pręcika zaopatrzonego w poprzeczkę:
W drugim imadle, oddalonym o ~50 cm, wkręciłem rurkę, pełniącą funkcję prowadnicy pręta i zderzaka, dokładnie definiującego krańcową pozycję taśmy:
Po zgrubnym dobraniu docisku blaszek wykonałem kilkanaście prób wyciągania taśmy z różną prędkością. Mimo bardzo niewielkiego oporu powtarzalność odczytu okazała się prawie doskonała.
Rozbieżność między skrajnymi odczytami nie przekroczyła 0.5 mm (~0.1%). Strzałkę ugięcia taśmy oszacowałem na ~10 mm - błąd z tego tytułu byłby zaniedbywalny. Możliwe że Robins miał gorszą taśmę mierniczą ale mimo to sądzę iż w pomiarach porównawczych można było osiągnąć dokładność nie gorszą niż 1%.
Makaroniarze kwestionują pierwszeństwo Robinsa, utrzymując że pomysł użycia wahadła do pomiaru prędkości pocisku pochodzi od ich rodaka Cassiniego. To jednak Robins stworzył dopracowane urządzenie, opracował teorię i metodykę jego użycia oraz zastosował je do użytecznych badań, stymulując rozwój balistyki. Wynalazek Robinsa cieszył się wielkim zainteresowaniem współczesnych - jego pracę tłumaczył i komentował m.in. Euler. Ciekawie byłoby zmajstrować replikę maszynki Robinsa i porównać jej odczyty z naszymi chronografami.
Ile kosztowało?
a bramki miały 40 centów szerokości i tyle samo wysokości.
, odskok albo zerwanie strzału . 