Bryła sztywna to ciało, które nie ulega odkształceniom niezależnie od wielkości działających na nie sił, co w praktyce oznacza, że odległość między dwoma jakimikolwiek elementami masy Δm tego ciała pozostaje stała.

Przypuśćmy teraz, że nasze ciało obraca się z pewną prędkością kątową wokół stałej osi. Jeżeli element masy Δm_j jest w odległości r_j od osi obrotu, to możemy zdefiniować tzw. moment bezwładności I, który wyraża się wzorem:

$$I = \sum_{}^{}{{\Delta m}_{j}r_{j}^{2}}$$	(1)

Idealny, modelowy przyrząd do wyznaczania wartości przyspieszenia grawitacyjnego to wahadło matematyczne, ponieważ wzór na okres drgań takiego wahadła zadany jest poprzez równanie:

$$T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$$	(2)

Aby wyznaczyć g wystarczyłoby znać jedynie długość i okres drgań takiego wahadła. Przypomnijmy, że równanie to odnosi się jednak do modelu czysto teoretycznego. Wahadłem matematycznym nazywamy bowiem masę punktową (punkt materialny) zawieszoną na nieskończenie cienkiej, nieważkiej nici. Nietrudno zatem odgadnąć, że wahadło takie nie istnieje i w praktyce jest zastępowane przez, np.: kulkę zawieszoną na cienkiej nici. Niestety jest to przyczyną licznych i dość dużych błędów przy wykonywaniu pomiarów i wyznaczaniu przyspieszenia ziemskiego g. By zapobiec tego typu defektom wykorzystuje się tzw. grawitacyjne wahadła fizyczne. Są to ciała sztywne wykonujące ruch okresowy wokół osi poziomej. Wzór na okres drgań takiego wahadła wygląda następująco:

$$T = 2\pi\sqrt{\frac{J}{D}}$$	(3)

gdzie J jest momentem bezwładności wahadła względem osi obrotu, natomiast D oznacza tzw. moment kierujący. Wyznaczenie momentu bezwładności oraz momentu kierującego dla ciała o dowolnym kształcie może sprawić nam niemało trudności. Aby ich uniknąć zamiast wahadła fizycznego stosuje się tzw. wahadło rewersyjne (wahadło Katera). Wahadło takie składa się z pręta i dwóch krążków, z których jeden można swobodnie przesuwać po pręcie między dwoma ostrzami oddalonymi od siebie o długość L. Można znaleźć takie położenie ruchomego krążka, że okresy drgań wahadła zawieszonego zarówno na jednym jak i na drugim ostrzu są takie same. Wtedy odległość L między ostrzami, zwana długością zredukowaną jest identyczna jak długość wahadła matematycznego o takim samym okresie. Aby wyznaczyć przyspieszenie ziemskie g, wystarczy zatem do przekształconego równania (2) podstawić
T =T₁=T₂ oraz L=l.

Metoda ta prowadzi do bardzo dobrych, dokładnych wyników, min ze względu na precyzyjne określenie długości L wahadła zredukowanego.