Ein Objekt erreicht eine kritische Geschwindigkeit, wenn seine Rotationsgeschwindigkeit einer seiner Eigenfrequenzen entspricht. Diese Art von Geschwindigkeit wird in einem Zweig der Physik untersucht, der als Rotordynamik bekannt ist und sich mit Rotations- oder Winkelbewegungen befasst. Ein rotierendes Objekt, wie beispielsweise ein Propeller oder eine Kreiselpumpe, muss beim Beschleunigen oder Abbremsen oft eine oder mehrere seiner kritischen Geschwindigkeiten durchlaufen. Beim Betrieb mit kritischer Geschwindigkeit vibrieren diese Objekte mit hoher Amplitude, was zu Schäden führen kann.
Alle Objekte, die aus einem elastischen Material bestehen, haben eine oder mehrere Eigenfrequenzen. Die Eigenfrequenz eines Objekts gibt an, wie oft es sich hin und her bewegt, sobald es in Bewegung gesetzt wird. Wenn ein Objekt mit einer seiner Eigenfrequenzen schwingt, spricht man von Resonanz oder einer großen Schwingungsamplitude. Bei einem Musikinstrument ist diese Resonanz beispielsweise wünschenswert, da sie eine natürliche Verstärkung des Klangs des Instruments bewirkt. In der Rotordynamik ist diese Resonanz jedoch unerwünscht, da sie dazu führt, dass die beteiligten mechanischen Teile stark vibrieren, was das System beschädigen kann.
Es gibt eine Reihe von Reizen, die Resonanz verursachen können, darunter eine Rotationsbewegung. Wenn die Rotationsbewegung eines Objekts, auch Winkelgeschwindigkeit genannt, Resonanz verursacht, hat es eine kritische Geschwindigkeit. Rotierende mechanische Objekte müssen so ausgelegt sein, dass sie diese Geschwindigkeiten schnell durchlaufen, damit die bei dieser Geschwindigkeit auftretenden verstärkten Schwingungen nicht zu Schäden führen.
Eine Kreiselpumpe oder ein Propeller bewegen sich beim Beschleunigen oder Abbremsen mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten. Während ein sich bewegendes System wie dieses natürlich eine gewisse Schwingung aufweist, muss die verstärkte Schwingung bei der kritischen Geschwindigkeit vermieden oder schnell durchlaufen werden, wenn das System im Laufe der Zeit standhalten soll. Rotordynamik beschäftigt sich daher stark mit der Auflösung der verschiedenen kritischen Drehzahlen, die die Lebensdauer einer rotierenden Maschine beeinflussen können.
Die niedrigste Rotationsfrequenz, die ein Objekt mit einer seiner Eigenfrequenzen zum Schwingen bringt, wird als seine erste kritische Geschwindigkeit bezeichnet. Ein Objekt kann unendlich viele kritische Geschwindigkeiten haben, aber die wichtigste für Ingenieure ist die erste. Einige rotierende Objekte sind dafür ausgelegt, unterhalb ihrer ersten kritischen Geschwindigkeit zu arbeiten, aber viele rotieren oberhalb dieser Geschwindigkeit. Solange die Drehzahl die kritische Drehzahl schnell durchläuft, sollte dies keinen wesentlichen Einfluss auf die Lebensdauer der rotierenden Maschine haben. Es können jedoch Probleme auftreten, wenn ein Objekt mit seiner kritischen Geschwindigkeit rotiert, da die resultierenden Vibrationen zum Bruch der Maschine führen können.