Heilurifysiikkaa käytetään kuvaamaan heilurin heiluvaa liikettä, joka johtuu painovoimasta. Heilurin luomiseksi paino, jota kutsutaan bobiksi, ripustetaan kiinteään pisteeseen, jota kutsutaan kääntyväksi. Vedä heiluri taaksepäin ja päästää irti, se heiluttaa edestakaisin painovoiman vetämisen ja painon ripustetun narun tai langan jännityksen vuoksi. Liike jatkuu hitauden seurauksena.
Hitauden peruslain mukaan, olipa keho levossa tai liikkeessä, se jatkaa tässä tilassa, ellei ulkoinen voima vaikuta siihen. Heilurifysiikan tapauksessa heiluri jatkaa heilumistaan, ellei ulkoinen voima pysäytä sitä. Koska ulkoiset voimat eivät vaikuta siihen, se voi jatkaa heiluttamista loputtomiin saman kaaren läpi.
Heilurin toiminta on hyvä esimerkki mekaanisen energian säästämisestä. Tämä fysiikan laki sanoo, että järjestelmän sisällä oleva energia pysyy aina vakiona. Toisin sanoen energian summa on aina sama eikä energiaa voida luoda tai tuhota. On olemassa monia erilaisia energiatiloja, joissa esine voi olla, kuten kineettinen, potentiaalinen, kemiallinen, ydin- ja lämpö. Potentiaaliset ja kineettiset eli liikkuvat energiatilat ovat niitä, jotka mitataan ja havaitaan heilurifysiikassa.
Kun heiluri heiluu, sen energiatila muuttuu sen mukaan, missä kaaren kohde on, mutta mikä pysyy samana, se on potin potentiaalin ja liike -energian summa – toisin sanoen energia säilyy. Heilurin korkeimmassa kohdassa sillä ei ole nopeutta ja kaikki järjestelmän energia on potentiaalia. Kun se putoaa kaaren läpi, bob saa nopeutta ja liike -energiaa menettäen samalla potentiaalienergiaa. Kun se kulkee kaaren pohjan läpi, se alkaa hidastua ja menettää liike -energiaa samalla kun se saa korkeuden ja potentiaalienergian. Vaikka kineettinen ja potentiaalinen energia vaihtelevat, heilurifysiikan mittaukset osoittavat, että summa pysyy samana kaikissa heilurin kaaren pisteissä.
Heilurifysiikassa ilmanvastuksen ja kitkan oletetaan olevan olemattomia. Koska heilurijärjestelmän energia on säilynyt, sen sanotaan olevan ikuista liikettä, joka voi jatkua loputtomiin niin kauan kuin energiaa ei häviä muille esineille tai ympäristölle. Se tosiasia, että heiluri heiluu edelleen samalla tavalla ajan myötä, siksi sitä käytettiin kelloissa ajan pitämiseksi, ja sitä käytettiin aluksi painovoiman mittaamiseen.