Bisher detailreichste Messungen enthüllen Schwingungsmuster einer angeschlagenen Glocke Glockenklang sichtbar gemacht - scinexx | Das Wissensmagazin
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Bisher detailreichste Messungen enthüllen Schwingungsmuster einer angeschlagenen Glocke

Glockenklang sichtbar gemacht

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Das Geheimnis liegt in der Schwingung: Mit Hilfe modernster Messmethoden haben Forscher erstmals im Details sichtbar gemacht, wie eine Glocke ihren Ton erzeugt. Wie sich zeigt, verformt sich die Glocke vor allem bei den mit dem Hauptton mitklingenden Harmonien auf ganz charakteristische Weise. Die faszinierenden Bilder geben ganz neue Einblicke in das musikalische Innenleben der gerade jetzt an Weihnachten häufig erklingenden Kirchenglocken.

So schwingen Glocken in verschiedenen Phasen und bei verschiedenen Harmonien ihres Klingens© ASDEC/ University of Leicester

Glocken haben als Musikinstrumente ein lange Tradition: In China kennt man Glocken schon seit rund 3.600 Jahren und die Römer nutzten sie in einigen ihrer Tempel. Während die ersten Schellen und Glocken noch aus Blechen zusammengefügt waren, ist seit dem fünften Jahrhundert in Europa das Gießen der Glocken üblich. Material, Wanddicke und Form der Glocke bestimmen dabei, wie volltönend und wie hoch oder tief sie klingt.

Was genau beim Anschlagen einer Glocke geschieht, haben nun Martin Cockrill von der University of Leicester und seine Kollegen erstmals ganz genau untersucht. Mit Hilfe eines Laser-Messsystems tasteten sie dabei schwingende Glocken an rund 4.000 verschiedenen Messpunkten ab und fingen so die jeweils typischen Verformungen und Vibrationen des Metalls an diesen Stellen ein.

Wellen am Glockenrand

„Traditionelle Messtechniken können nur einen groben Eindruck der verborgenen Welt der strukturellen Dynamik geben“, erklärt Cockrill. „Indem wir unser fortgeschrittenes robotisches Lasersystem eingesetzt haben, konnten wir die Schönheit der Glockenvibration in faszinierendem Detail sichtbar machen.“ Die aus den Messwerten gerechneten Aufnahmen zeigen, wie die Glocke sich bei den verschiedenen harmonischen Tönen verformt.

So lassen sich beispielsweise die Schwingungen des Haupttones deutlich von dem charakteristischen Nachsummen unterscheiden. Die beim Anschlagen erzeugten Harmonien, wie die Terz, Quinte oder Oktave, erzeugen ebenfalls ganz spezifische Schwingungsmuster. So wirft bei der Oktave der Rand der Glocke mehrere kleinere Wellen, während der Hauptton eher Verformungen des gesamten Glockenkörpers auslöst. Bei der Quinte bilden sich weiter oben am Glockenkörper wellenförmige Verformungen.

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(University of Leicester, 23.12.2015 – NPO)

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