Schwingungsvorgänge um eine ortsfeste Drehachse heissen Drehschwingungen. Die Auslenkung wird durch den Drehwinkel zwischen der Gleichgewichtslage und der aktuellen Orientierung des schwingenden Körpers gemessen. Damit eine Schwingung entsteht, muss ein Drehmoment auf den Körper ausgeübt werden, das den Auslenkwinkel jeweils zu verkleinern versucht (rücktreibendes Drehmoment).
Drei wichtige Fälle sind unten gezeigt:
Eine Spiralfeder treibt den Stab jeweils in die senkrechte Lage zum Inhaltsverzeichnis. Die Schwerkraft wurde für diese Simulation ausgeschaltet. Bei einer "Hooke'schen" Spiralfeder ist das rücktreibende Drehmoment (und damit die Winkelbeschleunigung) proportional zum Auslenkwinkel:
Hier bewirkt die Schwerkraft und die Haltekraft am Aufhängepunkt das rücktreibende Drehmoment. Das rücktreibende Drehmoment ist nur für kleine Auslenkungen proportional zum Auslenkwinkel, deshalb entsteht bei grossen Auslenkungen keine harmonische Schwingung mehr.
Auch beim Fadenpendel ist die Schwerkraft und die Haltekraft des Fadens verantwortlich für das rücktreibende Drehmoment. Der Film zeigt, wie die Kräfte einzeln und in Kombination aussehen.
Interessanterweise ist die Schwingungsdauer des Fadenpendels weder von der Masse noch dem Auslenkwinkel abhängig. Die Masse links im Film ist 3 mal kleiner als die beiden andern Massen:
Ein Vergleich der Schwingungen von Stabpendel und Fadenpendel zeigt, dass das Trägheitsmoment des Stabes die Schwingung verlangsamt, falls die Schwerpunkte identische Bahnen durchlaufen.