În acea ramură a fizicii numită mecanică, un pendul simplu este o construcție mentală sau un model teoretic idealizat în care o masă de dimensiune punctuală este suspendată de o tijă sau o sfoară, ea însăși de masă neglijabilă, utilizată într-un mediu fără frecare și altfel perfect. Dacă șirul este lung și masa se deplasează într-un arc de doar câteva grade sub influența gravitației, mișcarea rezultată este atât liniară, cât și armonică. Masa punctuală acționează ca și cum un arc o trage în mod repetitiv înainte și înapoi de-a lungul unei linii printr-un punct central. Linia de mișcare a unui pendul simplu servește ca axă, punctul fiind originea sa. Acest sistem este descris matematic printr-un număr de ecuații direct legate de procesele din lumea reală.
Perioada sau timpul de balansare a unui pendul simplu, care operează sub restricțiile menționate mai sus este T=2π(g/L)-1/2 — în această ecuație forța gravitațională este reprezentată de „g” iar „L” reprezintă lungimea şir. Dacă arcul de mișcare este mult mai mare de câteva grade, ecuația simplă enumerată mai sus – doar o aproximare – nu mai este suficientă și trebuie apoi să includă unul sau mai mulți termeni adăugați dintr-o ecuație virală infinită. Acea ecuație se scrie T=2π(g/L)-1/2[1+(1/16)θ2+(11/3072)θ4+…]. Theta (θ) este unghiul arcului în radiani. În aplicarea practică, cu cât arcul este mai mare, cu atât un pendul real seamănă mai puțin cu un pendul simplu.
Ca și pentru multe sisteme mecanice, este interesant să se ia în considerare atât energiile cinetice, cât și cele potențiale. Un pendul simplu trebuie să se oprească și să inverseze direcția la ambele capete ale balansului său. Energia cinetică atinge un minim – zero – în aceste puncte, astfel încât, în conformitate cu conservarea energiei, energia potențială atinge maximul. În schimb, energia potențială se minimizează în centrul balansării, în timp ce energia cinetică atinge maximul. Viteza se ridică la zero la ambele capete, dar atinge un vârf în punctul central.
Considerația matematică validează utilizarea pendulului în ceasuri. În 1929, ceasul cu pendul Riefler era încă folosit ca standard de timp al Statelor Unite. Chiar și după aceea, a fost înlocuit cu un alt ceas cu pendul, ceasul Shortt. Deși nu mai este standardul sau printre cele mai precise ceasuri din lume, varietatea Shortt a atins rezoluția uimitor de precisă de o secundă pe an. Pe măsură ce tehnologia a avansat, era inevitabil ca designul de bază idealizat într-un simplu pendul să fie înlocuit cu un ceas electronic și, mai târziu, cu un ceas atomic.