Suatu gerakan yang berulang setelah suatu interval waktu disebut getaran atau osilasi. Ayunan pendulum dan gerakan senar yang dipetik adalah contoh khas getaran. Teori getaran berkaitan dengan studi gerakan osilasi dari bodi dan gaya yang terkait dengannya.

Sistem getaran, secara umum, termasuk sarana untuk menyimpan energi potensial (pegas atau elastisitas), sarana untuk menyimpan energi kinetik (massa atau inersia), dan sarana yang dengannya energi secara bertahap hilang (peredam).

Getaran suatu sistem melibatkan transfer energi potensial ke energi kinetik dan dari energi kinetik menjadi energi potensial, secara bergantian. Jika sistem teredam, energi yang hilang adalah sedikit dalam setiap siklus getaran dan harus diganti oleh sumber eksternal jika suatu keadaan getaran stabil harus dipertahankan.

Sebagai contoh, perhatikan getaran pendulum sederhana yang ditunjukkan pada Gambar 1. Sebuah bandul dengan massa m dilepaskan setelah diberi perpindahan sudut θ. Pada posisi 1 kecepatan bandul dan (karenanya) energi kinetiknya adalah nol. Tetapi ia memiliki energi potensial sebesar [mg (1-cosθ)] sehubungan dengan posisi datum 2. Karena gravitasi gaya mg menginduksi torsi mgl.sinθ  tentang titik O, bandul mulai berayun ke kiri dari posisi 1. Hal ini memberikan bandul, percepatan sudut tertentu  searah jarum jam, dan pada saat mencapai posisi 2, semua energi potensial akan diubah menjadi energi kinetik. Karenanya bandul tidak akan berhenti di posisi 2 tetapi akan terus berayun ke posisi 3. Namun, ketika bandul melewati posisi  2, torsi berlawanan arah jarum jam terjadi karena gravitasi mulai bekerja pada bandul dan menyebabkan bandul melambat. Kecepatan bandul berkurang menjadi nol pada posisi ekstrim kiri (posisi 3). Pada saat itu , semua energi kinetik bandul dikonversi menjadi energi potensial. Sekali lagi karena torsi gravitasi, bandul terus berlanjut mencapai kecepatan berlawanan arah jarum jam. Maka bandul mulai berayun kembali secara progresif yang meningkatkan kecepatan dan melewati posisi utama (posisi 2) lagi. Proses ini terus berulang, dan pendulum akan memiliki gerakan osilasi. Namun, dalam praktiknya, besarnya osilasi berangsur-angsur menurun dan pendulum akhirnya berhenti karena hambatan (redaman) yang diberikan oleh media sekitarnya (udara). Ini berarti bahwa sebagian energi dihamburkan dalam setiap siklus getaran karena redaman oleh udara.

Pendulum

Gambar 1. Pendulum Sederhana

Jumlah minimum koordinat bebas yang diperlukan untuk menentukan  posisi semua bagian dari suatu sistem secara utuh akan menentukan jumlah derajat kebebasan sistem. Pendulum sederhana yang ditunjukkan pada Gambar 1, serta masing-masing sistem yang lain ditunjukkan pada Gambar 2 adalah merupakan sistem satu derajat kebebasan.

SOF

Gambar 2. Sistem satu derajad kebebasan

Misalnya gerak dari pendulum sederhana (Gambar 1) dapat dinyatakan dalam sudut atau segi koordinat Cartesian x dan y. Jika koordinat x dan y digunakan untuk menggambarkan gerak, harus diakui bahwa koordinat ini tidak independen. Mereka terkait satu sama lain melalui hubungan X² dan Y² = l² di mana l adalah panjang konstan pendulum. Dengan demikian setiap koordinat dapat menggambarkan gerakan pendulum. Dalam contoh ini, kami menemukan bahwa pilihan sebagai koordinat independen akan lebih nyaman daripada pilihan x atau y. Untuk sistem yang ditunjukkan pada Gambar 2 (a), baik koordinat sudut atau koordinat x dapat digunakan untuk menggambarkan gerakan. Pada Gambar 2 (b), koordinat linier x dapat digunakan untuk menentukan gerakan. Adapun untuk sistem torsional (bilah panjang dengan disk besar di ujungnya) yang ditunjukkan pada Gambar 2 (c), koordinat sudut dapat digunakan untuk menggambarkan gerakan.

Referensi: Mechanical Vibrations fifth edition, Singiresu S. Rao