Forskare återskapar Liberty Bells ljud med modal analys av en replika

Tendela Briefing · 15 Oct 2026 · 21:00 UTC

Bild: Ars Technica · Källa

Forskare vid Penn State analyserade en 1900-tals replik av Liberty Bell för att uppskatta dess ursprungliga akustiska egenskaper. Studien avslöjar klockans modala frekvenser och ger insikter om dess historiska ljud innan den ikoniska klockan fick en oåterkallelig spricka.

Liberty Bell, berömd för sin historiska symbolik och berömda spricka, har inte ringt på ungefär 180 år. Trots detta har forskare länge undrat hur klockan egentligen lät när den ringdes. I en nyligen genomförd vetenskaplig insats i anslutning till USA:s 250-årsjubileum utförde ett team vid Penn State University modal analys på en fullskalig 1900-tals replik av Liberty Bell som finns på Penn State Behrend campus, för att utforska dess akustiska egenskaper.

Den ursprungliga Liberty Bell drabbades av sin ökända spricka någon gång mellan 1817 och 1846, vilket gjorde den tyst efter ett försök att ringa på den 1846 som ytterligare förstorade sprickan och effektivt avslutade dess funktionella användning. Historiska uppgifter bekräftar att den tidigare hade spruckit kort efter ankomsten till Philadelphia år 1752, vilket ledde till två omgjutningar av lokala gjutare John Pass och John Stow för att återställa dess ton och integritet. Den andra omgjutningen var tillräckligt framgångsrik för att klockan skulle kunna användas för viktiga offentliga ändamål fram till eran efter revolutionskriget.

Tidigare studier har noterat att klockans sammansättning gav en extremt spröd metalllegering, vilket bidrog till sprickbildning och gjorde den känslig för skador över tid. Typiska bronsklockor producerar ljud baserat på deras form och materialegenskaper, vilka påverkar vibrationslägen och stämning.

Penn State-forskarteamet — Sean Collier, Jon Young och Aaron Stearns — använde precisa instrument såsom accelerometrar och kraftmätare för att fånga hur deras replik klocka vibrerade när den knackades på. Denna experimentella metod gjorde det möjligt för dem att exakt mäta klockans naturliga frekvenser, modala former och energiförlustsfaktorer. Deras resultat identifierade viktiga modala frekvenser: en mullrande ton vid 174 Hz, grundfrekvensen vid 323 Hz, tierce vid 381 Hz, kvint vid 510 Hz och nominal vid 623 Hz. Dessa frekvenser överensstämde väl med idealiserade stämningsförhållanden typiska för västerländska kyrkklockor, som ofta uppfattas musikaliskt som en molltriad och är kända för en dämpad ton.

Eftersom olika gjutmetoder och materialkompositioner påverkar energiförlust och ljudkvalitet, noterade teamet att bronslegeringen och gjutprocesserna skiljde sig mellan det ursprungliga 1700-talets klocka och 1900-talsrepliken. Följaktligen, medan de uppmätta förlustfaktorerna låg inom typiska intervall, innebar direkt tillämpning av dessa värden på den ursprungliga klockan vissa osäkra variabler.

Denna forskning bidrar till den historiska förståelsen genom att kombinera fysik och akustisk vetenskap för att approximera ett ljud som länge varit förlorat för historien — Liberty Bells klingande ringning innan dess ikoniska spricka satte stopp för ringningen. Studien presenterades vid mötet för Acoustical Society of America och publicerades i Physics Today år 2026, och tillför värdefull kvantitativ data till arvet av denna nationella symbol.