Un oscilator armonic este un sistem din fizică care acționează conform legii lui Hooke. Această regulă descrie comportamentul elastic și arată că cantitatea de forță aplicată unui arc sau altui obiect elastic este proporțională cu deplasarea acestuia. Un sistem oscilator armonic revine la poziția inițială atunci când forța este îndepărtată de pe obiectul elastic.
La cursurile de fizică, un exemplu simplu de bloc atașat unui perete printr-un arc este adesea folosit pentru a ilustra conceptul de oscilație armonică. Se presupune că suprafața pe care alunecă blocul este fără frecare. Când sistemul este pus în mișcare, urmează ecuația ω0 = 2πf0, care este, de asemenea, egală cu rădăcina pătrată a constantei elastice (k), împărțită la masa blocului (m).
ω0 este viteza unghiulară, care are unități de radiani pe secundă, iar f0 este frecvența naturală, care are unități de Hertz. Perioada blocului – timpul necesar pentru a parcurge un ciclu complet de mișcare – este egală cu unul împărțit la f0. Constanta arcului indică cât de rigid este arcul și este unică pentru fiecare arc. Are unități de forță pe lungime, de exemplu, Newtoni pe metru.
Acest exemplu simplu se numește un oscilator armonic neamortizat și teoriază că, deoarece blocul se mișcă de-a lungul unei suprafețe fără frecare, se va continua să se miște la aceeași frecvență pentru totdeauna. În realitate, însă, o astfel de situație nu s-ar întâmpla. Sistemele reale cu frecare se numesc sisteme amortizate, în care mișcarea blocului va încetini, deplasarea arcului va deveni mai scurtă, iar sistemul se va opri în cele din urmă din mișcare.
Un sistem oscilator armonic poate fi supraamortizat, subamortizat sau atenuat critic. Ecuațiile diferențiale descriu mișcarea sistemelor amortizate, astfel încât soluția lor poate fi destul de complexă. Fiecare tip de sistem amortizat are, totuși, propriul tip de mișcare, care este ușor de recunoscut.
Într-un sistem supraamortizat, blocul nu oscilează. Revine încet la poziția inițială după ce forța este aplicată și arcul se oprește din mișcare. Blocul poate oscila destul de mult într-un sistem cu amortizare insuficientă, arcul lungindu-se mai puțin cu fiecare oscilație consecutivă până când sistemul revine în repaus. Un sistem cu amortizare critică se comportă aproape în același mod ca un sistem cu amortizare excesivă, dar este proiectat în mod optim pentru a reveni la poziția inițială cât mai repede posibil.
Un oscilator armonic cuantic descrie modul în care două molecule interacționează una cu cealaltă. Ele vibrează înainte și înapoi într-un mod similar cu o masă pe un arc. În loc de o constantă elastică, ecuația pentru un oscilator armonic cuantic folosește o constantă de forță de legătură, care descrie puterea legăturii dintre cele două molecule. Relația dintre viteza unghiulară și frecvență este aceeași.