Прибор, изображенный на рисунке 1, демонстрирует колебания грузиков относительно определенной точки. Рассмотрим тело, находящееся на конце спиральной пружины (положение 1 на рис. 1, а).

Если тело слегка оттянуть в положение 2 и отпустить, то оно начнет колебаться вверх и вниз относительно среднего положения. Одно полное колебание происходит, когда тело проходит через положения 2-1-3-1-2, т. е. когда оно возвращается в исходное положение и дальнейшее движение будет происходить в том же направлении (рис. 1,6). Если, например, грузик начинает двигаться из положения 1, тогда 1-2-1 не является полным колебанием. Грузик вернулся в свое исходное положение, но он будет продолжать движение в противоположном. направлении. Колебание является полным после прохождения положений 1-2-1-3-1, когда грузик находится в исходном положении и начнет движение в исходном направлении.

Существуют различные важные понятия, касающиеся колеблющегося тела.

Период Т колебания — это время одного полного колебания.

Частота f колебания — это число полных колебаний в одну секунду.

f = ¹/_T, где Т - период, выраженный в секундах.

Единицей частоты является герц (Гц).

Амплитуда а колебания — это расстояние между средним положением и крайним положением. Она также может определяться как максимальное перемещение в любую сторону от среднего положения.

На рисунке 1 амплитудой является расстояние между положениями 1 и 2 или же между положениями 1 и 3. Распространенной ошибкой является принятие за амплитуду расстояния между крайними положениями. Это расстояние составляет 2а.

Фаза представляет собой довольно сложное понятие, которое может быть объяснено, если рассмотреть два колеблющихся грузика. A и B — это две одинаковые пружины, на которых подвешены одинаковые грузики. Грузики оттягиваются на одно и то же расстояние а и отпускаются в одно время (рис. 2, а). Оба они проходят среднее положение одновременно, двигаясь в одном направлении (рис. 2, б). Оба достигают вершины колебания в одно и то же время (рис. 2, в). Об этих грузиках говорят, что они колеблются в фазе, т. е. они всегда находятся на одном и том же расстоянии от средней точки в одно и то же время и движутся в одном направлении.

Грузики А и В имеют одинаковую амплитуду, но и два грузика, не имеющие одинаковой амплитуды, также могут быть в фазе. При условии, если оба они проходят через свое среднее положение одновременно, двигаясь в одном направлении,и находятся на максимальном отклонении также в одно и то же время, они в фазе. Эти два грузика имеют одинаковый период и, следовательно, одинаковую частоту колебаний.

На рисунке 3 представлена другая ситуация. Грузик А отпущен первым, а грузик В отпущен, когда А находится на вершине своего колебания (рис. 3, а). Таким образом, В начинает движение, когда А завершил половину колебания, и поэтому отстает от А на  ¹/₂T.  Оба грузика находятся в среднем положении в одно время, но движутся они в противоположных направлениях (рис. 3,6).

Грузик В отстает на ¹/₂T от A и движется вверх, когда А движется вниз. Направления отличаются на 180°, или Π радиан. Говорят, что грузики не в фазе, и разность фаз их колебаний составляет 180°, или Π. На рисунке 3,в А находится внизу и начинает двигаться вверх, в то время как В находится наверху и начинает опускаться вниз. Разность фаз их колебаний равна 180°, или Π, и по времени они разделились половиной периода.

Если А отпущен первым, а В отпущен, когда А проходит среднее положение, то В всегда будет отставать от А на одну четвертую периода (¹/₄T). Половина периода соответствует отставанию по фазе на 180°, или Π, поэтому ¹/₄T соответствует отставанию грузиков по фазе на 90°, или Π.