De Zuiderkerk in Amsterdam heeft, behalve de klokken bovenin de toren die elk uur of elk kwartier automatisch bespeeld worden met elektrische hamers, ook vier luidklokken halverwege de toren die eens per maand door mensen met de hand geluid worden, met klepels en touwen. De grootste en oudste van de vier klokken heeft een naam, Salvator. De andere zijn afgestemd op Salvator, zodat ze tijdens het luiden harmonisch samenklinken. (youtube)
Waar dat harmonisch samenklinken natuurkundig op neerkomt werd tijdens een bezoek niet precies duidelijk. Bronnen op internet waren ook niet meteen duidelijk. Gisteren werden de vier luidklokken weer geluid. Twee klokken waren eventjes afzonderlijk te horen, eerst Salvator en later Klok 4 ('De Vrijheid'). Ik heb op straat het geluidspectrum met mijn smartphone opgenomen. De horizontale as is de frequentie, met een logaritmische schaal. De belangrijke laagste vijf 'partiaaltonen' (deeltonen, frequentiecomponenten) duid ik hier aan als f1, f2, f3, f4, f5, hun verhouding is bij beide klokken 1 : 2 : 2,4 : 3 : 4, de ideale verhouding sinds de 16e eeuw, de 'kleine-terts klok'. In het Nederlands heet f1 de grondtoon, f2 de priem, f3 de kleine terts, f4 de kwint, en f5 het oktaaf. In het Engels heet f1 de 'hum tone', en f2 de 'fundamental', en f5 'octave', of 'nominal tone'. (Verwarrend, dat bij kerkklokken de grondtoon dus niet vertaald mag worden met 'fundamental tone'.) De harmonische verhouding van de partialen maakt dat de klok op zichzelf al harmonisch klinkt, maar de geluidsspectra van de twee klokken blijken ook harmonisch bij elkaar te passen: ze verschillen een oktaaf.
Geluidsspectrum van twee klokken. Klok 4 is een oktaaf hoger dan Salvator. De horizontale strepen markeren de klokslagen. Illustratie van de trillingspatronen van de partialen: link
Youtube-video's van klokgelui zijn helaas niet geschikt om het spectrum van klokgelui compleet te onderzoeken, omdat youtube geluid lager dan 200 Hz blijkt weg te filteren. De smartphone zelf is geschikt voor lage tonen boven de 50 Hz, heb ik getest met een luidspreker, signaalgenerator en de spectraalanalyse-app. Hij detecteert zelfs een 50 Hz toon die te zacht is voor het menselijk oor. Dat viel mee.
De vervolgvraag is of de grondtoon kan worden omgerekend in een geschatte grootte van de klok. Hoe lager de toon des te groter de klok, vermoedelijk.