Un pendule de Foucault, comme les autres pendules, se compose d’un poids suspendu à une corde ou à un fil. Le poids est soulevé, puis relâché, et le pendule oscille d’avant en arrière dans le plan vertical, jusqu’à ce que le frottement avec le point d’attache au-dessus, ou l’air qui l’entoure, le ralentisse. Ensuite, le pendule, comme une balançoire, a besoin d’une autre poussée pour le remettre en marche. Quelque temps avant le milieu du 19e siècle, le physicien Léon Foucault s’est rendu compte que s’il pouvait prolonger le temps d’oscillation d’un pendule avant qu’il ne s’arrête et supprimer la friction de son attachement au-dessus, la Terre pourrait être vue en rotation sous lui, démontrant ainsi qu’il était la Terre tourne sous le ciel et non l’inverse.
Foucault savait que plus le fil attaché au poids était long, plus l’oscillation de son pendule serait lente. Il pouvait attacher la corde au-dessus à une goupille presque sans frottement, et s’il utilisait un très gros poids, le pendule oscillerait si lentement qu’il semblerait changer de direction, à mesure que la Terre se déplaçait sous lui. L’inconvénient était que parce que le pendule de Foucault était le plus grand pendule jamais créé, Foucault avait besoin d’un bâtiment avec un plafond très haut. Le Panthéon, un mausolée géant avec une entrée à colonnes et un haut plafond en forme de dôme a été offert, et le pendule de Foucault avait une maison.
Le pendule de Foucault prouve non seulement que la Terre tourne autour de son axe, mais comme un gyroscope, une machine en rotation libre qui ne change de direction que s’il est poussé, il illustre la première loi du mouvement de Newton. La raison pour laquelle la Terre peut sortir de sous le pendule est que le pendule est mis en mouvement et ne changera pas son mouvement pour correspondre à celui de la Terre, à moins qu’une force supplémentaire n’agisse sur elle pour le faire. Il y avait un problème, cependant, avec la démonstration. Le pendule de Foucault au Panthéon de Paris, en France, a mis plus de trente heures pour atteindre sa position d’origine, plus que le temps nécessaire à la Terre pour effectuer une rotation.
Une équation simple indique aux chercheurs la latitude requise pour que le pendule de Foucault soit le plus efficace, et l’équation prédit qu’à l’équateur, la Terre ne tournera pas sous le pendule. Si Léon Foucault avait fait son expérience à l’équateur, il n’aurait vu aucun changement de direction du pendule, seulement un mouvement de va-et-vient. Les pôles Nord et Sud sont également des lieux idéaux pour l’expérimentation. Au pôle Nord, comme suspendu à l’étoile polaire, le pendule de Foucault permettrait à la Terre de tourner sous lui en exactement 24 heures. Des vidéos sont disponibles en ligne pour illustrer les gradations de mouvement du pendule de Foucault entre l’équateur et les pôles.
Aujourd’hui, il existe des milliers de pendules de Foucault hébergés pour la plupart dans des universités et des institutions scientifiques du monde entier. Ces pendules ne seront pas en mouvement perpétuel, car par perte d’énergie, le poids augmentera de plus en plus bas jusqu’à ce qu’il pointe vers le centre de la Terre et s’arrête. Pour démarrer le pendule, à l’origine, une corde servait à soulever le poids à une hauteur maximale. La corde a ensuite été incendiée, de sorte que lorsqu’elle a brûlé, aucune force supplémentaire n’a affecté le mouvement du pendule au démarrage. Les pendules modernes utilisent généralement des dispositifs magnétiques pour démarrer et maintenir le pendule en mouvement.