المبدأ الفيزيائي لتجربة البندول البسيط هو قانون حفظ الطاقة الميكانيكية. يتكون البندول البسيط من كرة صغيرة معلقة بخيط غير مطاطي من نقطة ثابتة. عندما يتم سحب الكرة إلى جانب واحد وإطلاقها، تتحرك في حركة توافقية بسيطة حول موضع توازنها. في هذه الحركة، تتحول الطاقة الميكانيكية للبندول بين طاقة كامنة وطاقة حركية.
عندما تكون الكرة في أعلى نقطة من مسارها، تكون طاقتها الكامنة أقصى قدر ممكن وطاقتها الحركية صفر. عندما تمر الكرة بموضع التوازن، تكون طاقتها الحركية أقصى قدر ممكن وطاقتها الكامنة صفر. في كل نصف دورة، تحافظ الطاقة الميكانيكية للبندول على قيمتها نفسها، إذا تجاهلنا التأثيرات المقاومة مثل الاحتكاك والهواء. هذا يعني أن زمن كل نصف دورة يبقى ثابتًا ولا يتأثر بالزاوية الأولية للبندول.