Na wahadło odchylone od pionu działają trzy siły: siła ciężkości zaczepiona w środku kulki oraz siły reakcji i tarcia w punkcie styczności osi z wewnętrzną powierzchnią rurki. Suma momentów tych sił względem dowolnego punktu wynosi zero, zatem proste, wzdłuż których działają siły, muszą się przecinać w jednym punkcie. Wynika stąd, że punkt leży na przecięciu prostej pionowej, przechodzącej przez środek masy kulki z wewnętrzną powierzchnią rurki. Gdy środek kulki przemieszczony jest w prawo lub w lewo na odległość większą niż promień równowaga jest niemożliwa. Gdy kąt odchylenia wahadła od pionu jest maksymalny, tarcie statyczne osiąga największą możliwą wartość Ponieważ w stanie równowagi wypadkowa sił tarcia i reakcji skierowana jest pionowo w górę, zachodzi związek Odcinek na rysunku możemy wyrazić przez kąty i wzorem stąd

Wartość kąta granicznego nie zależy od masy kulki. Dla stan równowagi możliwy jest tylko dla pionowego położenia wahadła. Gdy i wtedy maksymalne odchylenie kulki w prawo dąży do Gdy występuje tarcie w osi, wahadło może znaleźć się w równowadze także w położeniu odwróconym, kiedy kulka znajduje się powyżej osi.