Liberty Bell, ünlü çatlağıyla birlikte 180 yıldır çalınmıyor; bu durum bilim insanlarını çalındığında nasıl ses çıkardığını merak etmeye engel olmadı. Ülkenin 250. yıl dönümü onuruna Penn State Üniversitesi araştırmacıları, çanın akustik özelliklerini modelledi. Çalışma, çanın replikalarından birinden toplanan verilere dayanıyor. Araştırma bu yıl Philadelphia’da düzenlenen Acoustical Society of America toplantısında ilk kez sunuldu, ardından Physics Today’de makale olarak yayımlandı.
Tarihçiler Liberty Bell’in ayırt edici çatlağını tam olarak ne zaman edindiğinden emin değil; sadece 1817 ile 1846 arasında bir zamanda oluştuğunu biliyorlar. Public Ledger’da 1846’da yer alan bir anlatım, çanın 23 Şubat’ta çaldığını ve bir çatlak geliştirdiğini, birinin yanları törpüleyerek düzeltmeye çalıştığını belirtiyor. Bu işe yaramadı: 23 Şubat’taki çalma çatlağı daha da genişletti, öyle ki “eski Bağımsızlık Çanı … büyük kulede onarılamaz biçimde çatlamış ve sonsuza dek sağır olarak asılı duruyor.” O günden beri kimse onu çalarken duymadı.
Bu çanın ilk çatlaması değildi; 1752’de Philadelphia’ya ulaştıktan kısa süre sonra, ses testi sırasında çekiç ilk kez vurduğunda jant çatladı. Çan, yerel döküm işçileri John Pass ve John Stow tarafından yeniden döküldü, bir kez değil iki kez, çünkü ilk yeniden döküm bir izleyicinin kömür küreği fıçılarının birbirine vurmasına benzettiği bir ses üretti.
İkinci yeniden dökümün sesi kabul edilebilir bulundu ve çan, Amerikan Bağımsızlık Savaşı’ndan sonra kullanımdan kalkana kadar Meclis’i toplamak gibi diğer amaçlarla tipik olarak kullanıldı. Çanın neden çatlamaya bu kadar yatkın olduğu sorusuna yanıt olarak, çanın kimyasal bileşimi üzerine 1975’te yapılan bir çalışma, kullanılan metallerin “son derece kırılgan bir alaşım” oluşturduğunu ve bu durumun hatıra koleksiyoncularının janttan parçalar koparmasını kolaylaştırdığını ortaya koydu.
Mod frekansları
Çanların genel akustiği hakkında, en azından Thomas D. Rossing ve Robert Perrin’in kilise çanları, karillon çanları ve el çanlarının biçimlerini ve titreşim modlarını inceleyen 1987 tarihli öncü makalesine kadar uzanan bilgilerimiz var. Belirli bir çanın sesi, dinleyicilerin kulaklarına sesi yayan titreşim kalıplarını belirleyen nispeten basit geometriye ve sesin tam perdesini ve çalma süresini belirleyen yapıldığı malzemeye (bronza) bağlıdır.
Makalenin ortak yazarı Sean Collier’e göre, Liberty Bell hakkındaki yetersiz çevrimiçi bilgiye dayanarak sesini yeniden üretmek, “varlığı ikonik çanın siluetiyle uyuşmayan korkunç sesli bir çan” ortaya çıkarıyor. 20. yüzyılda yapılmış birkaç tam boyutlu Liberty Bell replikası var; bunlardan biri Penn State Behrend kampüsünde bulunuyor ve bu çana vurarak ses çıkarabiliyorsunuz. Ancak bilim insanları, hangi notaların en uzun süre çaldığı ve çanın titreşirken nasıl deforme olduğu gibi daha nicel bilgiye ihtiyaç duyuyor. Bunun için çan üreticilerinin akort değerlendirmesi ve gerekli düzeltmeleri yapmak için kullandığı mod analizi gerekiyor.
Yazarlara göre Batı kilise çanları tipik olarak ilk beş normal frekansa akort edilir — hum notası, temel (insan kulağına en baskın gelen nota), tierce, quint ve nominal — iyi tanımlanmış ideal oranları takip eder. “Müzikal olarak frekanslar küçük bir üçlü gibi seslenir, bu yüzden kilise çanları yaygın olarak kasvetli bir tona sahip olarak algılanır,” diye yazdılar. Ayrıca, “İnsan kulağı bir çanın perdesini, mod şekillerinin nasıl etkileşime girdiğinden ve dinleyicinin kendi beklentilerinden kaynaklanan vuruş notası adı verilen öznel bir ton olarak algılar.”
Collier ve ortak yazarları Jon Young ile Aaron Stearns, mod şekilleri, doğal frekanslar ve kayıp faktörleri hakkında veri toplamak için Penn State Behrend replikasını kullandı. Replikanın farklı bölümlerine ivmeölçerler yapıştırdılar ve ardından kuvvet ölçerli bir çekiçle çanın çeşitli bölgelerine vurdular. İvmeölçerler çanın vurulmaya verdiği tepkiyi yakaladı ve kuvvet ölçer darbe kuvvetini zamanın bir fonksiyonu olarak ölçtü.
Yazarlar bu veriden çanın doğal titreşim frekanslarını, karşılık gelen mod şekillerini ve kayıp faktörlerini çıkardı. Sonuçlar: replikadaki hum notası 174 Hz; temel 323 Hz; tierce 381 Hz; quint 510 Hz; nominal ise 623 Hz idi. Bu frekansların oranları ideal olarak akort edilmiş bir çanın oranlarına çok yakındı. Temel frekansın mod şekilleri tipik Batı kilise çanlarınınkine yakın eşleşti.
Kayıp faktörlerini ölçmek en zorlu kısım oldu. Collier ve arkadaşlarının ölçülen değerleri tipik aralık içindeydi, ancak kayıp faktörleri kullanılan bronz türünden ve döküm kusurlarından etkilenir. Replikayı dökmek için kullanılan 20. yüzyıl çan yapım süreçleri, orijinal Liberty Bell’in döküldüğü 18. yüzyıl süreçlerinden farklıydı. Bu yüzden kayıp faktörleri benzer olabilir; sadece tahmin etmek daha zor.
Physics Today, 2026. DOI: 10.1063/pt.103283cd08.
