Medir o tempo é uma necessidade da vida. Quanto tempo passou ou não, baseado apenas na sensação, não é preciso. Objetivamente, é necessária uma "régua" para medir o tempo. Por exemplo, a velocidade da rotação da Terra varia muito pouco, e quando não é necessária precisão, pode ser considerada constante. Usar o tempo que leva a Terra a completar uma rotação como unidade de medida é um dia e uma noite. Para dividir o tempo em partes mais pequenas, é necessário encontrar um movimento constante mais curto como padrão de medição. Já no século XVI, durante o Renascimento europeu, o cientista italiano Galileu observou acidentalmente que, mesmo que o pêndulo de uma lâmpada oscilando numa igreja oscilasse cada vez menos, o tempo de cada oscilação era sempre constante. Esta descoberta foi importante, pois forneceu um método simples de medir o tempo. Basta fazer com que o pêndulo accione os ponteiros das horas e dos minutos para criar um relógio mecânico preciso.
No entanto, para que este relógio mecânico que usa o pêndulo se tornasse uma realidade, era necessário superar um enorme desafio. O pêndulo era inevitavelmente perturbado por várias forças de atrito durante a sua oscilação, como o atrito nos rolamentos e a resistência do ar. Devido a estas forças de atrito, a amplitude da oscilação do pêndulo diminuía cada vez mais, até parar completamente. Para resolver este problema, artesãos inteligentes inventaram o "mecanismo de escape". Este mecanismo é composto por uma roda de escape e uma garfinha de escape. A roda de escape está ligada ao pêndulo, enquanto a garfinha de escape está ligada ao pêndulo. Quando o pêndulo é elevado para uma posição alta e depois solto, este desce lentamente sob a acção da gravidade, accionando a roda de escape que, por sua vez, acciona a garfinha de escape. A genialidade do mecanismo de escape reside no facto de, independentemente da direcção em que o pêndulo oscila, o impacto da garfinha de escape ser sempre na mesma direcção. A cada oscilação do pêndulo, a energia perdida devido às forças de atrito é compensada pelo impacto da roda de escape, evitando que a amplitude da oscilação do pêndulo diminua. Já na Dinastia Song, este mecanismo engenhoso era utilizado em "dispositivos astronómicos movidos a água". Em 1656, o cientista holandês Christiaan Huygens concebeu o primeiro relógio de pêndulo equipado com um mecanismo de escape.
A física define o "trabalho feito sobre um objecto" como o produto da força aplicada ao objecto e da distância percorrida. Se a direcção do movimento do objecto for consistente com a direcção da força, o trabalho realizado é "positivo". O efeito do trabalho positivo é aumentar a energia do objecto. Se a direcção do movimento for oposta à da força, o trabalho realizado é "negativo", diminuindo a energia do objecto. Durante a oscilação do pêndulo, a força de atrito actua na direcção oposta à do movimento do pêndulo, enquanto o impacto do mecanismo de escape actua na mesma direcção do movimento do pêndulo. Quando a força de atrito negativa é compensada pelo impacto positivo do mecanismo de escape, a energia do pêndulo mantém-se constante, permitindo que o relógio de pêndulo continue a oscilar. A energia perdida do pêndulo não desaparece sem deixar rasto, sendo convertida em outra forma de energia sob a forma de calor. A energia suplementar do mecanismo de escape também não é gerada do nada, mas sim proveniente da descida do pêndulo. Quando o pêndulo atinge o seu ponto mais baixo, é necessário accioná-lo manualmente para que o relógio de pêndulo continue a funcionar. Existem muitas formas de suplementar a energia, sendo a mais comum a utilização de uma mola de aço torcida em vez de elevar o pêndulo. No mundo objectivo, a energia não pode ser criada ou destruída do nada, apenas pode ser convertida de uma forma para outra entre diferentes objectos. Esta é a lei da conservação da energia, que é universal na natureza.