Найлегше вивести рівняння руху математичного маятника, скориставшись рівннями Лагранжа. Їх можна також вивести розглядаючи сили, які діють на тягарець, і записуючи для цих сил другий закон Ньютона.
Нехай маятник відхилився від положення рівноваги на кут θ між вертикаллю й стержнем.
Потенціальна енергія математичної точки дорівнює
U = mgh = mgl(1 − cosθ),
де h - висота відносно найнижчого положення.
Кінетична енергія в будь-який момент часу t визначається моментом інерції I та кутовою швидкістю ω:
.
Момент інерції матеріальної точки масою m відносно осі, яка проходить перпендикулярно до площини рисунка через точку підвісу, дорівнює
.
Функція Лагранжа математичного маятника для узагальненої координати θ дорівнює