Mokslininkai atkuria Liberty varpo garsą naudodami modalinę analizę pagal kopiją

Tendela Briefing · 15 Oct 2026 · 21:00 UTC

Vaizdas: Ars Technica · Šaltinis

Pensilvanijos valstijos universiteto tyrėjai analizavo XX a. Liberty varpo kopiją, siekdami įvertinti jo originalias akustines savybes, atskleidė modalinius dažnius ir suteikė įžvalgų apie istorinį garsą prieš varpo nepataisomą įtrūkimą.

Liberty varpas, garsus dėl savo istorinės simbolikos ir žinomo įtrūkimo, nėra skambinamas jau apie 180 metų. Nepaisant to, tyrėjai ilgą laiką svarstė, kaip varpas iš pradžių skambėjo kai buvo nuskambintas. Neseniai, Jungtinių Amerikos Valstijų 250-mečio proga, Pensilvanijos valstijos universiteto komanda atliko modalinę analizę, naudodama XX a. pilno masto Liberty varpo kopiją, esančią Pensilvanijos valstijos Behrend universiteto miestelyje, siekdama ištirti jo akustines charakteristikas.

Originalus Liberty varpas patyrė garsųjį įtrūkimą maždaug tarp 1817 ir 1846 metų, todėl tapo tylaus po to, kai 1846 m. bandymas nuskambinti dar labiau išplėtė įtrūkimą ir praktiškai nutraukė varpo naudojimą. Istoriniai duomenys patvirtina, kad jis buvo įtrūkęs netrukus po atvykimo į Filadelfiją 1752 m., todėl vietos liejimo meistrai John Pass ir John Stow du kartus perliejo varpą, siekdami atkurti jo toną ir vientisumą. Antrasis perliejimas buvo pakankamai sėkmingas, kad varpas būtų naudojamas svarbiems viešiems tikslams iki Nepriklausomybės karo laikotarpio pabaigos.

Ankstesni tyrimai pabrėžė, kad varpo sudėtis buvo itin trapus metalų lydinys, skatinantis įtrūkimų atsiradimą ir darantis jį jautrų pažeidimams laikui bėgant. Tipiški bronziniai varpai skleidžia garsą pagal savo formą ir medžiagos savybes, kurios įtakoja vibracijos modulius ir derinimą.

Pensilvanijos valstijos tyrėjų komanda — Sean Collier, Jon Young ir Aaron Stearns — panaudojo tikslias priemones, tokias kaip akselerometrai ir jėgos matavimo įtaisai, siekdami užfiksuoti, kaip jų varpo kopija vibruoja, kai ji yra stiprinama. Šis eksperimentas leido jiems tiksliai išmatuoti varpo natūralius dažnius, modalius formas ir energijos nuostolių veiksnius. Jų tyrimų rezultatai identifikavo pagrindinius modalinius dažnius: 174 Hz murmesį, 323 Hz pagrindinį dažnį, 381 Hz tiercą, 510 Hz kvintą ir 623 Hz nominalų dažnį. Šie dažniai artimai atitiko idealizuotus derinimo santykius, būdingus vakariečių bažnyčių varpams, kurie muzikos prasme dažnai suvokiami kaip mažorinis triadas ir pasižymi liūdnomis natomis.

Kadangi skirtingi liejimo būdai ir medžiagų sudėtis veikia energijos nuostolius ir garso kokybę, komanda pažymėjo, kad bronzos lydinys ir liejimo procesai skyrėsi tarp XVIII a. originalo ir XX a. kopijos. Todėl nors išmatuoti nuostolių veiksniai buvo tipiškuose intervalose, tiesioginis šių reikšmių pritaikymas originaliam varpui apima tam tikrą nežinomybę.

Šis tyrimas pažengia istorinio supratimo link, jungdamas fizikos ir akustinės mokslo žinias, kad būtų galima apskaičiuoti garsą, kuris ilgą laiką buvo prarastas istorijoje — rezonansinis Liberty varpo skambesys prieš jo žymųjį įtrūkimą, nutraukusį jo skambėjimą. Tyrimas buvo pristatytas Amerikos akustikos draugijos susitikime ir paskelbtas Physics Today 2026 m., suteikdamas vertingų kiekybinių duomenų apie šį nacionalinį simbolį.