Fizika nihala se uporablja za opis nihajnega gibanja nihala, ki ga povzroča gravitacija. Za ustvarjanje nihala je utež, imenovana bob, obešena na fiksno točko, imenovano pivot. Če nihalo povlečete nazaj in ga spustite, se bo nihalo naprej in nazaj zaradi vleka gravitacije in napetosti vzdolž vrvice ali žice, na kateri je visi utež. Gibanje se nadaljuje kot posledica vztrajnosti.
Po osnovnem zakonu vztrajnosti, ne glede na to, ali telo miruje ali se giblje, bo ostalo v tem stanju, razen če nanj deluje zunanja sila. V primeru fizike nihala se bo nihalo še naprej nihalo, razen če ga ustavi zunanja sila. Ker nanjo ne delujejo nobene zunanje sile, se lahko še naprej vrti skozi isti lok.
Delovanje nihala je dober primer ohranjanja mehanske energije. Ta zakon fizike pravi, da energija znotraj sistema vedno ostane konstantna. Z drugimi besedami, vsota energije je vedno enaka in energije ni mogoče ustvariti ali uničiti. Obstaja veliko različnih vrst energijskih stanj, v katerih je lahko predmet, kot so kinetično, potencialno, kemično, jedrsko in toplotno. Potencialna in kinetična ali gibljiva energijska stanja so tista, ki se merijo in opazujejo v fiziki nihala.
Ko se nihalo niha, se njegovo energijsko stanje spremeni glede na to, kje v loku je nihalo, kar pa ostane enako, je vsota potencialne in kinetične energije nihala – z drugimi besedami, energija se ohranja. Na najvišji točki nihala nima hitrosti in vsa energija v sistemu je potencialna. Ko pade skozi lok, bob pridobi hitrost in kinetično energijo, medtem ko izgubi potencialno energijo. Ko preide skozi dno loka, se začne upočasnjevati in izgublja kinetično energijo, medtem ko pridobiva višino in potencialno energijo. Čeprav se kinetična in potencialna energija razlikujeta, meritve fizike nihala kažejo, da vsota ostane enaka na vseh točkah v loku nihala.
V fiziki nihala se domneva, da zračni upor in trenje na bobu ne obstajata. Ker je energija nihalnega sistema ohranjena, se pravi, da ima večno gibanje, ki se lahko nadaljuje neomejeno, dokler se energija ne izgubi na druge predmete ali okolico. Dejstvo, da se nihalo sčasoma še naprej niha na enak način, je razlog, zakaj so ga v urah uporabljali za merjenje časa, sprva pa so ga uporabljali za merjenje gravitacijske sile.