V tisti veji fizike, imenovani mehanika, je preprosto nihalo miselni konstrukt ali idealiziran teoretični model, v katerem je točkovna masa obešena na palico ali vrvico, sama zanemarljive mase, ki se uporablja v okolju brez trenja in sicer popolnem. Če je struna dolga in masa potuje v loku le nekaj stopinj pod vplivom gravitacije, je posledično gibanje linearno in harmonično. Točkovna masa deluje, kot da jo vzmet ponavljajoče vleče naprej in nazaj vzdolž črte skozi osrednjo točko. Preprosta gibalna linija nihala služi kot os, pri čemer je točka njegov izvor. Ta sistem je matematično opisan s številnimi enačbami, ki so neposredno povezane s procesi v resničnem svetu.
Perioda ali čas nihanja preprostega nihala, ki deluje pod zgoraj omenjenimi omejitvami, je T=2π(g/L)-1/2 — v tej enačbi je gravitacijska sila predstavljena z “g” in “L” predstavlja dolžino nihala. vrvica. Če je lok gibanja veliko večji od nekaj stopinj, zgoraj navedena preprosta enačba – samo približek – ne zadošča več in mora nato vključevati enega ali več dodanih členov iz neskončne viralne enačbe. Ta enačba je zapisana T=2π(g/L)-1/2[1+(1/16)θ2+(11/3072)θ4+…]. Theta (θ) je ločni kot v radianih. V praktični uporabi večji kot je lok, manj je pravo nihalo podobno preprostemu nihalu.
Kot pri mnogih mehanskih sistemih je zanimivo upoštevati tako kinetično kot potencialno energijo. Preprosto nihalo se mora ustaviti in obrniti smer na obeh koncih svojega nihanja. Kinetična energija na teh točkah doseže minimum – nič, zato v skladu z ohranjanjem energije potencialna energija doseže svoj maksimum. Nasprotno pa se potencialna energija zmanjša v središču zamaha, medtem ko kinetična energija doseže svoj maksimum. Hitrost se zmanjša na nič na obeh koncih, vendar doseže vrh na osrednji točki.
Matematični premislek potrjuje uporabo nihala v urah. Še leta 1929 je bila ura z nihalom Riefler še vedno v uporabi kot časovni standard Združenih držav. Tudi po tem jo je nadomestila druga ura z nihalom, ura Shortt. Čeprav ni več standard ali med najbolj natančnimi urami na svetu, je sorta Shortt dosegla neverjetno natančno ločljivost ene sekunde na leto. Ko je tehnologija napredovala, je bilo neizogibno, da bi osnovno zasnovo, idealizirano v preprostem nihalu, nadomestila elektronska in kasneje atomska ura.