Kaže se da objekt postiže kritičnu brzinu kada brzina njegove rotacije odgovara jednoj od njegovih prirodnih frekvencija. Ova vrsta brzine proučava se u grani fizike poznatoj kao rotordinamika, koja se bavi rotacijskim ili kutnim gibanjem. Rotirajući objekt, kao što je propeler ili centrifugalna pumpa, često mora proći kroz jednu ili više svojih kritičnih brzina dok ubrzava ili usporava. Dok rade kritičnom brzinom, ti objekti vibriraju velikom amplitudom, što može uzrokovati štetu.
Svi objekti koji su sastavljeni od elastičnog materijala imaju jednu ili više prirodnih frekvencija. Prirodna frekvencija objekta je broj puta koji će se pomaknuti naprijed-natrag nakon što se pokrene. Kada objekt vibrira na jednoj od svojih prirodnih frekvencija, kaže se da ima rezonanciju ili veliku amplitudu vibracije. U glazbenom instrumentu, na primjer, ova rezonancija je poželjna jer uzrokuje prirodno pojačanje zvuka instrumenta. U dinamici rotora, međutim, ova rezonancija je nepoželjna jer uzrokuje snažne vibracije uključenih mehaničkih dijelova, što može oštetiti sustav.
Postoji niz podražaja koji mogu uzrokovati rezonanciju, a jedan od njih je rotacijsko kretanje. Kada rotacijsko gibanje objekta, koje se naziva i kutna brzina, uzrokuje rezonanciju, ono je kritične brzine. Rotirajući mehanički objekti moraju biti projektirani tako da brzo prolaze kroz te brzine tako da pojačane vibracije koje se javljaju pri ovoj brzini ne rezultiraju oštećenjem.
Centrifugalna pumpa ili propeler kretat će se različitim kutnim brzinama dok ubrzava ili usporava. Dok će pokretni sustav kao što je ovaj prirodno imati neke vibracije, pojačane vibracije pri kritičnoj brzini moraju se izbjegavati ili brzo proći kroz njih ako se sustav želi održati tijekom vremena. Rotordynamics se stoga uvelike bavi rješavanjem različitih kritičnih brzina koje mogu utjecati na život rotacijskog stroja.
Najniža frekvencija rotacije koja uzrokuje da objekt vibrira na jednoj od svojih prirodnih frekvencija poznata je kao njegova prva kritična brzina. Objekt može imati beskonačan broj kritičnih brzina, ali najvažnija je za inženjere prva. Neki rotirajući objekti dizajnirani su da rade ispod svoje prve kritične brzine, ali mnogi se rotiraju iznad ove brzine. Sve dok brzina vrtnje brzo prolazi kroz kritičnu brzinu, to ne bi trebalo značajno utjecati na životni vijek rotacijskog stroja. Problemi se mogu pojaviti, međutim, ako je objekt dizajniran da se okreće kritičnom brzinom, jer bi nastale vibracije mogle uzrokovati lomljenje stroja.