扭摆的构造如下所示，在垂直轴装上待测物体，如将物体在水平面内转过角度θ，在弹簧恢复力矩M的作用下，物体开始绕垂直轴作往复扭转运动。根据胡克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩M与所转过的角度成正比

即    

根据转动定律

上式中I为转动惯量， β为角加速度。
令有： 

上述方程显示扭转运动具有角简谐振动的特征，即加速度与角位移成正比，且方向相反。此方程的解为：

此简谐振动的周期为：
 

若质量为的物体绕通过质心轴的转动惯量为时，当转轴平行移动距离时，则物体对新转轴的转动惯量为。这称为转动惯量的平行轴定理。根据刚体转动惯量的平行轴定理，整个转动的刚体系对转轴的转动惯量为：

式中金属细杆对转动轴的转动惯量，是圆柱形金属滑块对通过其与垂直轴平行的质心轴的转动惯量。

该式表明与成线性关系。也就间接验证了刚体转动惯量的平行轴定理。