Schon im 16. Jahrhundert beschäftigten sich namhafte Astronomen und Naturwissenschaftler mit den Eigenheiten und Verhaltensweisen des Pendels bzw. des damals sogenannten Schwerependels. In aufwändigen Versuchen und Berechnungen kamen sie zu der Erkenntnis, dass die Schwingungsdauer eines Pendels mit Fadenaufhängung nicht von der Masse oder der Form des Pendelkörpers, sondern lediglich von der Pendellänge selbst abhängt. So lag es nahe diesen Effekt, dass ein Pendel, einmal in Schwung gebracht, immer gleichlange für eine Schwingung benötigt, für die Verwendung in Räderuhren zu nutzen. Zu dieser Zeit waren Uhren relativ ungenau und die Suche nach einem möglichst präzisen Schwingsystem, mit dessen Hilfe die Zeit gemessen bzw. angezeigt werden konnte, nicht beendet.

Heute kennen wir diverse Schwingsysteme wie die Unruh (für mechanische Armbanduhren), den Quarz (für Uhren mit Batteriebetrieb) oder eben auch das Pendel. Letzteres ist nach wie vor der genaueste mechanische Oszillator der für hochpräzise, feststehende bzw. -hängende Uhren nach wie vor Verwendung findet.

Im Jahre 1585 machte, wie oben bereits erwähnt, Galileo Galilei die Entdeckung, dass die Frequenz mit der ein Pendel schwingt in erster Linie von seiner Länge und der es umgebenden, alltäglichen Schwerkraft bestimmt wird. Zudem beobachtete er, dass die Schwingungsweite eines Pendels keinen Einfluss auf die Dauer einer Pendelschwingung hat, dies wird heute mit dem Begriff isochron beschrieben. Bezüglich des Isochronismus wissen wir heute allerdings, dass dieser nur bei sehr kleinen Pendelschwingungen annähernd vorhanden ist.

Da ein Pendel, einmal in Bewegung gesetzt, aufgrund diverser Störeinflüsse wie Gravitation, Luftwiderstandes oder auch die Reibung der Pendelaufhängung, permanent an Schwingungsweite verliert, muss ihm in regelmäßigen Abständen Kraft zugeführt werden. Im Falle einer feinen Pendeluhr ist dafür ein Gewicht zuständig, das mittels des Uhrwerks die Kraft an das Pendel weitergibt. An dieser Stelle sei erwähnt, dass das Gewicht in diesem Fall der absolut zu favorisierende Energiespeicher ist, da er über eine permanent gleichbleibende (Gewichts-) Kraft verfügt.

Ist nun ein Pendel in einer fest installierten Uhr verbaut, wird mit konstanter Kraft angetrieben und seine Länge ist auf die genaue geografische Position einjustiert, so sollte die Uhr maximal genau die Uhrzeit anzeigen. Dies ist jedoch nicht automatisch so! Nun kommen weitere Störfaktoren auf das bestehende System zu. In erster Linie sind dies Temperaturschwankungen, zudem Luftdruckschwankungen und auch Schwankungen der Luftfeuchtigkeit.

Der störenden Luftfeuchtigkeit kann hier sehr schnell Abhilfe geschaffen werden indem Pendelstäbe aus Holz lackiert werden oder gar Stäbe aus Metall verwendet werden.

Ein größeres Problem stellen die Abweichungen aufgrund von Temperaturschwankungen dar. Bei hohen Temperaturen dehnen sich Materialien aus, die Pendel werden länger und damit langsamer, die Uhren gehen nach. Bei tiefen Temperaturen ist der Effekt umgekehrt. Die Verwendung spezieller Hölzer die wenig auf diese Schwankungen reagierten war der erste Schritt, es folgten Versuche mit komplizierten und kostspieligen Aufbauten diverser Stäbe aus verschiedenen Metallen die sich gegenseitig kompensieren bzw. ausgleichen sollten um somit die Längenänderung des Pendelstabs aufgrund der Temperatur zu vermeiden, das sogenannte Rostpendel. Zu guter Letzt entdeckte Ende des 19. Jahrhunderts der französische Wissenschaftler Charles-Edouard Guillaume eine Eisen-Nickellegierung die bahnbrechend war. Der Wärmeausdehnungskoeffizient dieses neuen Materials war um den Faktor 10 geringer als bei Stahl und um den Faktor 5 geringer als bei ausgesuchten Hölzern. Dieses neue „invariable“ Metall erhielt daher, naheliegend, den Namen Invar.

Da nun aber das Invar dennoch eine geringe Wärmeausdehnung hat, waren zwar Uhren mit Gangabweichungen von mehreren Sekunden pro Monat möglich, bessere Werte konnten aber durch Invar alleine nicht erreicht werden.