Некоторые инструменты требуют сильного толчка для нанесения ощутимого удара. Их назвали ударными инструментами, а их главными представителями стали топор и молоток. Под этими двумя названиями скрывается огромное количество вариаций. Ударную группу также можно назвать динамической из-за стремительного движения и больших кратковременных сил, которые они развивают. Это означает, что масса и скорость, а следовательно, кинетическая энергия и импульс являются факторами, связанными с генерируемой или передаваемой силой. Распределение веса между головкой и рукояткой, а также механические свойства головки (например, ее пригодность для режущей кромки или отсутствие упругости) также должны учитываться при проектировании ударного инструмента. Очевидно, что эти различные влияния не были формально учтены во время длительной эволюции успешного инструмента методом проб и ошибок, но их осознание помогает определить этапы эволюции инструмента.
Ударные инструменты, как правило, имеют рукоятки, которые позволяют им раскачиваться; то есть их быстрое движение наделяет их кинетической энергией. Достижимая энергия удара зависит от ряда факторов, включая вес головки инструмента, угол, под которым она поворачивается, набирая скорость, радиус замаха (длина рукоятки плюс часть или вся длина руки), а также мускулатуру, стоящую за всем этим. Для конкретной задачи и инструмента существует допустимый уровень энергии, определяемый либо характером задачи, либо материалом инструмента. Так, кузнецу, сплющивающему железный прут длиной 1 дюйм (2,54 см), нужен тяжелый и довольно длиннорукий молот, тогда как для ковки небольшой мягкой золотой проволоки подойдет легкий молот с короткой ручкой, используемый при работе запястьем. Ножевой кремневый топор — эффективный инструмент, но он может быть разрушен, если им слишком сильно размахнуться или перекрутить во время рубки. Бронзовые и стальные топоры могут иметь более длинные рукоятки, чем каменные, и, будучи изготовлены из более прочного материала, не ломаются при использовании, которое могло бы сломать каменную голову.
Физика ударных инструментов учитывает центр тяжести и то, что технически называется центром перкуссии — то есть уникальную точку, связанную с вращением, в данном случае дугу, по которой инструмент поворачивается, прежде чем нанести удар и прийти в состояние покоя. Центр тяжести инструмента легко найти, поскольку он является точкой равновесия или местом вдоль рукоятки, в котором инструмент можно свободно взять в руки и при этом он остается в горизонтальном положении. Центр удара — это идеальная точка, в которую следует наносить удары по головке инструмента, чтобы минимизировать жало рукоятки в руке оператора и наносить удары с максимальной силой; эта точка находится дальше центра тяжести и должна быть как можно ближе к центру головки. Этому последнему условию лучше всего соответствует легкая рукоятка и тяжелая головка инструмента, при которой центр тяжести расположен близко к головке, а центр удара — в оптимальном месте режущей кромки.
Очевидно, что вес головки имеет первостепенное значение для обеспечения правильного баланса, или подвеса, инструмента. Уже по одному этому признаку переход от каменных топоров к металлическим был шагом в правильном направлении, поскольку металлические головки того же размера, что и каменные, примерно в три раза тяжелее. С более тяжелой головкой центр тяжести орудия находится ближе к головке, и центр удара с большей вероятностью будет расположен правильно.
С киянкой и долотом все еще происходят другие взаимосвязи. При работе с камнем, хрупким материалом, который реагирует на острое острие инструмента разбиванием на мелкие сколы, скульптор наносит множество легких ударов, чтобы удалить материал. Как следствие, у киянок короткие ручки, а амплитуда колебаний невелика, что позволяет наносить серию быстрых ударов без излишней усталости. Для придания энергии и импульса головка киянки тяжелая. Будучи сделанной из дерева, она не отскакивает, как металлическая головка, а остается на долоте, которое передает удар на режущую кромку и фокусирует его на небольшом участке камня, подлежащем раскалыванию. В результате правильного сочетания всех элементов — свойств дерева, долота и камня, веса головки (возможно, даже усиленного полостью, заполненной свинцом) и короткой рукоятки — энергия тратится минимально. Деревянная головка, конечно же, является расходным материалом, особенно если это цельная булава, так как она сильно истирается от соприкосновения с металлическим долотом. Более совершенная киянка состоит из отдельной головки и рукоятки, причем головка имеет рабочую поверхность из торцевой древесины.
Обработка металла зубилом требует нанесения сильных ударов, чтобы зубило могло углубиться в металл и извлечь стружку. Для этого используется стальной молоток с закаленной поверхностью, и при такой работе мягкий конец зубила бьется и нуждается в периодической правке.