Ruchem harmonicznym (okresowym lub periodycznym) nazywa się ruch, który powtarza się regularnie, w jednakowych jednostkach czasu. Nazwa pochodzi od funkcji harmonicznych, czyli sinusa i cosinusa, za pomocą których w każdym momencie ruchu można opisać wychylenie cząstki ośrodka materialnego.
Jeżeli cząstki materii drgają wzdłuż kierunku rozchodzenia się fali to mówi się o falach podłużnych. Drugi rodzaj fal to fale poprzeczne. Wtedy cząstki drgają w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fali.
Najprostszym przykładem ciała wykonującego ruch harmoniczny jest oscylator harmoniczny prosty czyli drgający punk materialny. Na ten punkt działa siła harmoniczna, proporcjonalna do wychylenia punktu z położenia równowagi. Jest to siła przywracająca równowagę układu.
Energia potencjalna w tym ruchu zmienia się wraz z kwadratem wychylenia. Można to przedstawić zależnością:
Podczas ruchu energia potencjalna zmienia się od zera do wartości maksymalnej. Maksymalna wartość energii potencjalnej to ½ kA
.Ma to miejsce przy maksymalnym wychyleniu punku z położenia równowagi.
Energia kinetyczna natomiast dana jest zależnością:
Wartość energii kinetycznej również zmienia się w czasie ruchu od zera do wartości maksymalnej. Wartość maksymalną energia ta osiąga w położeniu równowagi.
Całkowita energia mechaniczna tego oscylatora jest sumą energii potencjalnej i energii kinetycznej.
Po zsumowaniu powyższych wzorów otrzymuje się:
Wynika z tego, że całkowita energia drgającego punktu materialnego jest proporcjonalna do kwadratu amplitudy tego ruchu.
