При малых отклонениях от положения равновесия модуль возвращающей силы, а значит, и модуль ускорения прямо пропорциональны модулю смещения относительно положения равновесия. В этом случае, как показывают расчеты, смещение 
от положения равновесия зависит от времени по закону синуса или косинуса.
Например, гармоническими являются колебания, происходящие по закону 
График зависимости 
изображен на рис. 20.4.
Рис. 20.4. График гармонических колебаний. Гармонические колебания обладают замечательным свойством: частота (или период) колебаний не зависит от их амплитуды. Это свойство лежит в основе действия механических часов; им же обусловлены и чистые тона музыкальных инструментов.
Это удивительное свойство гармонических колебаний было открыто Галилеем, когда он в возрасте 19 лет следил за колебаниями люстр в соборе во время церковной службы.