В данной задаче предстоит исследовать полёт гайки в поле силы тяжести. Экспериментальная установка представлена на рис. 1. На краю стола установлен штатив, закреплённый струбциной. Динамометр должен быть закреплён на штативе в горизонтальном положении на высоте $H=50~ см$ от поверхности стола. К крючку динамометра привязана нитка, длина которой немного меньше длины стола. К концу нитки привязана гайка. Экспериментатор отводит гайку горизонтально, растягивая при этом пружину динамометра. Далее экспериментатор резко отпускает гайку, и гайка совершает полет. В момент начала движения нитка должна быть натянута горизонтально. Высота $H$ гайки над столом равна высоте крючка динамометра. Высота динамометра и стартового положения гайки измеряется помощью линейки. Для удобства установки линейки в вертикальном положении к ней прикреплён брусок.
Рассмотрим теоретическую модель описания полета гайки. При растяжении пружины в ней запасается упругая энергия \begin{equation} W_\text{упр}=\frac{kx^2}{2},\tag{1} \end{equation} где $k$ -- коэффициент жёсткости пружины динамометра, $x$ -- изменение длины пружины при растяжении. При отпускании гайки вся упругая энергия пружины преобразуется в кинетическую энергию гайки \begin{equation} W_\text{кин}=\frac{mv^2}{2},\tag{2} \end{equation} где $m$ -- масса гайки, $v$ -- скорость гайки сразу после того, как растянутая при запуске пружина вернулась в нерастянутое состояние. После этого гайка совершает полет с начальной горизонтальной скоростью $v$. По вертикальной оси движение гайки является равноускоренным с постоянным ускорением $g$. Движение по горизонтальной оси происходит с постоянной скоростью. Время полёта определяется начальной высотой полета $H$ и может быть вычислено по формуле: \begin{equation} t=\sqrt{\frac{2H}{g}},\tag{3} \end{equation} где $g=9.81 \ \text{м}/\text{с}^2$ -- ускорение свободного падения. Тогда дальность полета гайки можно рассчитать по формуле: \begin{equation} l=vt.\tag{4} \end{equation}