Forskere rekonstruerer lyden av Liberty Bell ved modal analyse av en replika

Bilde: Ars Technica · Kilde

Forskere ved Penn State analyserte en replika av Liberty Bell fra 1900-tallet for å anslå dens opprinnelige akustiske egenskaper. Studien avslører klokkas modale frekvenser og kaster lys over dens historiske lyd før den ikoniske klokken fikk en uopprettelig sprekk.

Liberty Bell, kjent for sin historiske symbolikk og berømte sprekk, har ikke ringt på omtrent 180 år. Likevel har forskere lenge undret seg over hvordan klokken opprinnelig lød når den ble ringt. I en nylig vitenskapelig innsats i forbindelse med USA sin 250-årsjubileumsfeiring gjennomførte et team ved Penn State University modal analyse på en fullskala replika av Liberty Bell fra 1900-tallet, som befinner seg på Penn State Behrend campus, for å utforske dens akustiske egenskaper.

Den originale Liberty Bell fikk sin skjebnesvangre sprekk en gang mellom 1817 og 1846, noe som gjorde den stille etter et forsøk på å ringe den i 1846 som forverret sprekkens størrelse og effektivt satte slutt på dens funksjonelle bruk. Historiske data bekrefter at den hadde sprukket kort tid etter ankomsten til Philadelphia i 1752, noe som førte til to omgussinger av lokale støpere John Pass og John Stow for å gjenopprette dens tone og integritet. Den andre omgussingen var tilstrekkelig vellykket til at klokken kunne benyttes til viktige offentlige formål frem til perioden etter revolusjonskrigen.

Tidligere studier har påpekt at klokkas sammensetning ga en ekstremt sprø metalllegering, som bidro til sprekkdannelse og gjorde den utsatt for skader over tid. Typiske bronseklokker produserer lyd basert på formen og materialegenskapene som påvirker vibrasjonsmodi og stemming.

Penn State-forskerteamet — Sean Collier, Jon Young og Aaron Stearns — benyttet presise instrumenter som akselerometre og kraftmålere for å fange hvordan replikaen vibrerte når den ble slått på. Dette eksperimentet gjorde det mulig for dem å nøyaktig måle klokkens naturlige frekvenser, modale former og energitapfaktorer. Deres funn identifiserte viktige modale frekvenser: en dundertone ved 174 Hz, grunnfrekvensen ved 323 Hz, tierse ved 381 Hz, kvint ved 510 Hz og nominell ved 623 Hz. Disse frekvensene samsvarte nært med idealiserte stemmeforhold typiske for vestlige kirkeklokker, som ofte oppfattes musikalsk som en molltriade og er kjent for en dempet tone.

Siden ulike støpemetoder og materialkomposisjoner påvirker energitap og lydkvalitet, bemerket teamet at bronselegeringen og støpeprosessene skilte seg mellom den originale 1700-tallsklokken og 1900-tallsreplikaen. Derfor, mens de målte tapfaktorene lå innenfor typiske områder, innebar direkte overføring av disse verdiene til den originale klokken enkelte usikre variabler.

Denne forskningen fremmer historisk forståelse ved å kombinere fysikk og akustikk for å tilnærme en lyd som lenge har vært tapt for historien — den resonante klangen av Liberty Bell før dens ikoniske sprekk satte en stopper for ringingen. Studien ble presentert på møte i Acoustical Society of America og publisert i Physics Today i 2026, og tilfører viktig kvantitativ data til arven etter dette nasjonale symbolet.

▶ What did the Liberty Bell sound like? Science is on the case. — Se video ↗