Oscilacija je periodično menjanje neke fizičke veličine, ponavljanje niza stanja u određenim vremenskim razmacima (intervalima). Oscilacija je skup svih stanja ili vrednosti koje poprima periodička veličina ili funkcija do svojeg ponavljanja. (Oscilacije u širem smislu mogu biti i neperiodične promene.)
Harmonijske oscilacije
Periodično kretanje koje se odvija duž prave linije nazivamo oscilacije. Telo osciluje ako se kreće duž prave linije, u oba smera naizmenično, pri čemu neprestano prolazi kroz jednu te istu tačku – ravnotežni položaj.
Osnovne veličine kojima se opisuje oscilatorno kretanje su:
Ravnotežni položaj – pozicija u kojoj je zbir svih sila koje deluju na telo jednak nuli.
Elongacija – bilo koja udaljenost tela od ravnotežnog položaja (X) [m]
Amplituda – maksimalna udaljenost tela od ravnotežnog položaja (X0) [m].
Period oscilovanja – vreme za koje se izvrši jedna oscilacija (T) [s]
Frekvencija – broj oscilacija izvršenih u toku jedne sekunde (ʋ) [1/s = Hz (herc)].
Linearni harmonijski oscilator
Teg na opruzi predstavlja model linearnog harmonijskog oscilatora. Izveden iz ravnotežnog položaja, na neku maksimalnu udaljenost (amplituda), teg se vraća u ravnotežni položaj, pod dejsvom restitucione sile Fr (sila koja uspostavlja početni položaj). U ovom slučaju ulogu restitucione sile preuzima elastična sila opruge. Po zakonu inercije telo nastavlja da se kreće do maksimalne udaljenosti sa druge strane, nakon čega ga ista sila ponovo vraća u ravnotežni položaj. Nakon toga sledi novi ciklus identičnog kretanja.
Restituciona sila vraća telo u ravnotežni položaj i ima uvek suprotan smer od elongacije.
Matematičko klatno
Ravnotežni položaj matematičkog klatna podrazumeva da je konac postavljen vertikalno.
U ravnotežnom položaju težina kuglice (mg) zateže konac. Ukoliko se matematičko klatno izvede iz ravnotežnog položaja za vrednost ugla θ, težina kuglice delom zateže konac a delom pokušava da vrati kuglicu u ravnotežni položaj. Da bi odredili komponentu težine koja zateže konac, kao i onu koja vraća kuglicu u ravnotežni položaj, moramo razložiti vektor težine kuglice na dve sile.
Jedna od te dve sile deluje duž pravca zategnutog konca, dok je druga normalna na taj pravac. Sila kojom kuglica zateže konac (van ravnotežnog položaja) označena je Fv, dok je komponenta težine koja vraća kuglicu u ravnotežni položaj označena Fr (restituciona sila).
Dakle, period oscilovanja matematičkog klatna ne zavisi od mase kuglice, već isključivo od dužine konca. Ukoliko izmerimo period oscilovanja matematičkog klatna T, a poznajući dužinu konca l, možemo izračunati (proveriti) vrednost gravitacionog ubrzanja Zemlje g.
