Для молотка с массой M, имеющего КПД удара n, работа, которую совершает молоток при ударе, равна работе силы тяжести, заставляющей поднятый молоток ускоряться:
W = mgh,

где m - масса гвоздя, h - высота, на которую молоток поднят перед ударом, g - ускорение свободного падения.

После удара кинетическая энергия молотка и гвоздя равна работе, совершенной молотком:
mgh = (1/2)MV^2,

где V - скорость молотка при ударе.

КПД удара независимо от того, что происходит после удара, равен отношению кинетической энергии гвоздя к работе молотка:
n = (1/2)V^2 / (gh),

m = 2nh / V^2.

Таким образом, масса гвоздя равна 2ngh / V^2.