Kohteen sanotaan saavuttavan kriittisen nopeuden, kun sen pyörimisnopeus vastaa yhtä sen luonnollisista taajuuksista. Tämäntyyppistä nopeutta tutkitaan fysiikan alalla, joka tunnetaan nimellä rotordynamiikka, joka käsittelee pyörivää tai kulmaliikettä. Pyörivän esineen, kuten potkurin tai keskipakopumpun, on usein kuljettava yhden tai useamman kriittisen nopeutensa läpi kiihdytettäessä tai hidastettaessa. Kun nämä kohteet toimivat kriittisellä nopeudella, ne värisevät suurella amplitudilla, mikä voi aiheuttaa vahinkoa.
Kaikilla elastisesta materiaalista koostuvilla esineillä on yksi tai useampi luonnollinen taajuus. Esineen luonnollinen taajuus on se, kuinka monta kertaa se liikkuu edestakaisin, kun se on käynnistetty. Kun esine värisee jollakin sen luonnollisista taajuuksista, sillä sanotaan olevan resonanssi tai suuri värähtelyamplitudi. Esimerkiksi soittimessa tämä resonanssi on toivottava, koska se aiheuttaa instrumentin äänen luonnollisen vahvistuksen. Rotordynamiikassa tämä resonanssi ei kuitenkaan ole toivottavaa, koska se saa mekaaniset kappaleet värähtelemään voimakkaasti, mikä voi vahingoittaa järjestelmää.
On olemassa useita ärsykkeitä, jotka voivat aiheuttaa resonanssia, joista yksi on pyörivä liike. Kun kohteen pyörimisliike, jota kutsutaan myös kulmanopeudeksi, aiheuttaa resonanssin, se on kriittisellä nopeudella. Pyörivät mekaaniset esineet on suunniteltava kulkemaan nopeasti näiden nopeuksien läpi, jotta tällä nopeudella esiintyvä vahvistettu tärinä ei aiheuta vahinkoa.
Keskipakopumppu tai potkuri liikkuu eri kulmanopeuksilla, kun se kiihdyttää tai hidastaa. Vaikka tällaisessa liikkuvassa järjestelmässä on luonnollisesti jonkin verran tärinää, kriittisellä nopeudella vahvistettua tärinää on vältettävä tai se on läpäistävä nopeasti, jos järjestelmä kestää ajan. Rotordynamicsilla on siis suuri merkitys ratkaistaan erilaisia kriittisiä nopeuksia, jotka voivat vaikuttaa pyörivän koneen käyttöikään.
Pienin pyörimistaajuus, joka saa kohteen värähtelemään jollakin sen luonnollisista taajuuksista, tunnetaan sen ensimmäisenä kriittisenä nopeutena. Objektilla voi olla ääretön määrä kriittisiä nopeuksia, mutta insinöörien kannalta tärkein on ensimmäinen. Jotkut pyörivät esineet on suunniteltu toimimaan ensimmäisen kriittisen nopeutensa alapuolella, mutta monet pyörivät tämän nopeuden yläpuolella. Niin kauan kuin pyörimisnopeus kulkee nopeasti kriittisen nopeuden läpi, tällä ei pitäisi olla merkittävää vaikutusta pyörivän koneen käyttöikään. Ongelmia voi kuitenkin ilmetä, jos esine on suunniteltu pyörimään kriittisellä nopeudellaan, koska tärinä voi aiheuttaa koneen rikkoutumisen.