Teadlased taastavad Vabaduse kella heli, kasutades koopiamudeli modaalanalüüsi

Tendela Briefing · 15 Oct 2026 · 21:00 UTC

Pilt: Ars Technica · Allikas

Penn State'i teadlased analüüsisid 20. sajandi täismõõdus koopiat Vabaduse kellast, et hinnata selle originaalseid akustilisi omadusi, tuvastades modaalvõnkesagedused ja valgustades ajaloolist heli enne kuulsat parandamatut pragunemist.

Vabaduse kell, kuulus oma ajaloolise sümboolika ja kuulsate pragude poolest, ei ole helisenud umbes 180 aasta vältel. Sellele vaatamata on teadlasi kaua huvitanud, milline oli kella algne heli, kui seda löödi. Hiljutises teadusuuringus, mis oli seotud Ameerika Ühendriikide 250. aastapäeva tähistamisega, viis Penn State'i ülikooli meeskond läbi modaalanalüüsi 20. sajandi täismõõdus Vabaduse kella koopial Behrendi ülikoolilinnakus, et uurida selle akustilisi omadusi.

Originaalne Vabaduse kell sai oma kuulsad praod ajavahemikus 1817–1846, mis tegi selle pärast 1846. aasta löömist, mil pragunemine laienes, vaikseks. Ajaloolised andmed kinnitavad, et kell sai pragunenud juba lühikalt pärast selle saabumist Philadelphiasse 1752. aastal, põhjustades kaks ümbervalamist kohalikelt sepadelt John Passilt ja John Stowlt kavatsusega taastada helikvaliteet ja terviklikkus. Teine ümbervalamine oli piisavalt edukas, et kella kasutati avalikel eesmärkidel kuni pärast revolutsioonisõda.

Varasemad uuringud on märkinud, et kella koostis tekitas väga hapra metallisulamiga, mis soodustas pragude tekkimist ja tegi selle aja jooksul kahjustustele vastuvõtlikuks. Tüüpilised pronkskellad kasutavad heli tootmisel oma kuju ja materjali omadusi, mis mõjutavad võnkumismooduleid ja häälestust.

Penn State’i uurimisrühm – Sean Collier, Jon Young ja Aaron Stearns – kasutasid täpseid mõõteseadmeid nagu kiirendusmõõturid ja jõumõõturid, et registreerida, kuidas nende koopia kell koputamisel võnkub. See võimaldas täpselt mõõta kella loomulikke sagedusi, moodulkujusid ja energiakao tegureid. Nende tulemused tuvastasid peamised modaalvõnkesagedused: sumisev toon 174 Hz, fundamentaalne sagedus 323 Hz, tierce 381 Hz, kvint 510 Hz ja nimisagedus 623 Hz. Need sagedused kattusid tihedalt ideaalsete häälestus suhetega, mis on tüüpilised lääne kirikukelladele, mida muusikaliselt tajutakse sageli väikese triadina ja mis annavad leebelt melanhoolse kõla.

Erinevad valamisviisid ja materjali koostis mõjutavad energiakaotust ja helikvaliteeti, seega märgiti, et pronksisulam ja valamisprotsessid erinevad 18. sajandi originaali ja 20. sajandi koopiate vahel. Sellest tulenevalt, kuigi mõõdetud energiakao tegurid jäid tüüpilisse vahemikku, kaasnes otsene väärtuste ülekandmine originaalkellale mõningate ebakindlate muutujatega.

See uurimus täiustab ajaloolist arusaama, kombineerides füüsika ja akustika teadusi, et ligikaudselt taastada heli, mis on juba ammu ajaloo hämarusse jäänud – Vabaduse kella kõla enne selle ikoonilise praagilaienemist ja helisemise lõppu. Uuringut esitati Akustika Ühingu koosolekul ning see avaldati ajakirjas Physics Today aastal 2026, andes väärtuslikke kvantitatiivseid andmeid selle rahvusliku sümboli pärandisse.