Dalam cabang fisika yang disebut mekanika, pendulum sederhana adalah konstruksi mental atau model teoretis ideal di mana massa seukuran titik digantungkan dari batang atau tali, dengan massa yang dapat diabaikan, digunakan dalam lingkungan yang bebas gesekan dan sebaliknya sempurna. Jika tali panjang dan massa bergerak dalam busur hanya beberapa derajat di bawah pengaruh gravitasi, gerak yang dihasilkan adalah linier dan harmonik. Massa titik bertindak seolah-olah pegas menariknya bolak-balik berulang kali sepanjang garis melalui titik pusat. Garis gerak bandul sederhana berfungsi sebagai sumbu dengan titik sebagai titik asalnya. Sistem ini secara matematis dijelaskan oleh sejumlah persamaan yang berhubungan langsung dengan proses dunia nyata.
Periode atau waktu ayunan bandul sederhana, yang beroperasi di bawah batasan yang disebutkan di atas adalah T=2π(g/L)-1/2 — dalam persamaan ini gaya gravitasi diwakili oleh “g” dan “L” mewakili panjang rangkaian. Jika busur gerak lebih dari beberapa derajat, persamaan sederhana yang tercantum di atas — perkiraan saja — tidak lagi cukup, dan kemudian harus menyertakan satu atau lebih suku tambahan dari persamaan virial tak terhingga. Persamaan tersebut ditulis T=2π(g/L)-1/2[1+(1/16)θ2+(11/3072)θ4+…]. Theta (θ) adalah sudut busur dalam radian. Dalam aplikasi praktis, semakin besar busur, semakin sedikit pendulum nyata yang menyerupai bandul sederhana.
Untuk banyak sistem mekanik, menarik untuk mempertimbangkan energi kinetik dan energi potensial. Sebuah bandul sederhana harus berhenti dan berbalik arah pada kedua ujung ayunannya. Energi kinetik mencapai minimum — nol — pada titik-titik ini, jadi sesuai dengan kekekalan energi, energi potensial mencapai maksimum. Sebaliknya, energi potensial meminimalkan di pusat ayunan, sedangkan energi kinetik mencapai maksimum. Kecepatan nol di kedua ujungnya, tetapi mencapai puncak di titik pusat.
Pertimbangan matematis memvalidasi penggunaan pendulum dalam penunjuk waktu. Baru-baru ini pada tahun 1929, jam pendulum Riefler masih digunakan sebagai standar waktu Amerika Serikat. Bahkan setelah itu, digantikan oleh jam bandul lain, yaitu jam Shortt. Meskipun bukan lagi jam standar atau di antara jam paling akurat di dunia, varietas Shortt memang mencapai resolusi yang luar biasa akurat satu detik per tahun. Seiring kemajuan teknologi, tidak dapat dihindari bahwa desain dasar yang diidealkan dalam bandul sederhana akan digantikan oleh elektronik, dan kemudian, jam atom.