Technisch overzicht kerkklok

Toonhoogte

Elke kerkklok heeft zijn eigen klankeigenschappen. De meest opvallende eigenschap is de toonhoogte. De toonhoogte van een klok is het aantal trillingen in de lucht per seconde (hertz) dat een kerkklok veroorzaakt. Hoe meer hertz, hoe hoger de toon. Wat dit in de praktijk betekent, hoor je hieronder in het voorbeeld. Rechts (op mobiel onder) is een lagere toon dan links (boven).

Het verschil tussen de toonhoogtes hierboven is een octaaf (op een piano betekent dit acht witte toetsen verder). Dit zijn namelijk G1 en G0 (op Helmholtz’ schaal, dus ISO G3 en G4).

Naast de dominante toonhoogte of ‘slagtoon’ (in het geval van de voorbeelden G0 en G1) hebben bijna alle kerkklokken bovendien een of meerdere deeltonen. Dit zijn toonhoogtes die ook aanwezig zijn in de kerkklok maar niet zo opvallen. Deeltonen zijn vaak lastig te horen, behalve bij klokken gegoten door Geert van Wou. Een voorbeeld van een duidelijk hoorbare deeltoon is de B0 bij Salvator in Utrecht, die Fis0 als slagtoon heeft.

Klank

De klank van een kerkklok is de optelsom van alle klankeigenschappen, waarvan de belangrijkste toonhoogte is. Ook de deeltonen, verdeling van het volume, helderheid en galm spelen een grote rol. Met de verdeling van het volume wordt bedoeld, dat het geluid gelijkmatig is tijdens het luiden van de klok. Bij een krukas is deze verdeling bijvoorbeeld een groot probleem.

Wanneer een klepel de klok niet goed raakt of de klok beschadigd raakt, kan de helderheid van de klank afnemen. Ruis zal er dan voor zorgen dat de kerkklok niet volledig benut kan worden.

Kort antwoord: de diameter, massa, het soort metaal en de vorm.

Lang antwoord: De precieze invloed van klokeigenschappen op de toonhoogte is erg lastig te bepalen, maar over het algemeen gelden er de volgende vuistregels:

• Hoe groter de diameter van de klok, hoe lager de toon.
• Hoe zwaarder de klok, hoe lager de toon.
• Hoe dikker het profiel van de klok, des te voller de klank.
• Klokken die gemaakt zijn van klokkenbrons hebben bij hetzelfde gewicht een lagere toon dan klokken van staal of gietijzer.

Deze vuistregels zijn in de praktijk vaak wel hanteerbaar, maar het is niet verstandig ze exact op te vatten. Twee kerkklokken van 2000 kg die allebei van klokkenbrons gemaakt zijn kunnen alsnog enorm verschillen (bijvoorbeeld B0 en D1).

Kerkklokken worden eigenlijk altijd gegoten met een legering die vernoemd is naar de klokken, namelijk klokkenbrons of klokspijs. Deze legering bestaat voor ongeveer 80% uit koper en voor de rest tin. Dit metaal is nagenoeg immuun voor corrosie en bovendien erg sterk. De belangrijkste eigenschap is echter dat het maximale klankrijkdom biedt door de galm en volheid van het geluid.

In Duitsland zijn nog veel klokken te vinden die niet met klokkenbrons zijn gegoten maar met staal. Hiervan zijn er in totaal ongeveer 20.000 van gegoten en vandaag de dag wordt het aantal bestaande staalklokken alleen nog maar lager. De eigenschappen van staal zijn namelijk niet geschikt om te dienen als kerkklok. Staalklokken roesten erg snel en de klankkwaliteit is niet zo goed als bij klokkenbrons, alhoewel nog steeds redelijk. De klokken hadden hun populariteit vootal te danken aan het vriendelijke prijskaartje bij de aanschaf. Deze prijzen waren laag omdat brons in de tijd waarin staalklokken gegoten werden, werd gebruikt voor wapens in het leger.

Ook gietijzer werd in de vorige eeuw gebruikt voor het gieten van kerkklokken, voor dezelfde reden als staalklokken. Gietijzeren klokken worden ook wel ‘Eisenhartgußglocken’ genoemd, vernoemd naar de bekendste gietijzerklokkengieter. Gietijzeren klokken hebben een slechtere klank dan staalklokken en zijn bovendien zwak. Net als staalklokken zijn gietijzeren klokken onder andere te herkennen aan de afwezigheid van een kroon.

Er zijn nog meer legeringen waarmee klokken zijn gegoten, waaronder messing, maar deze klokken komen in de praktijk niet tot nauwelijks meer voor.

Een groot volgelui (bijvoorbeeld deze in Münster) op enkele meters afstand heeft een geluidsvolume van ruim boven de 140 decibel.
Het geluidsniveau is dus te vergelijken met vuurwerk en passeert de pijngrens. Dit betekent dat als je in de zolderkamer bij de klokken bent tijdens een volgelui en geen gehoorbescherming draagt, je zeker permanente gehoorschade oploopt.

Het geluidsvolume van een kerkklokken kan erg veel variëren en is niet een vast gegeven. Bovendien hangt het af van verschillende eigenschappen van de klok of klokken:

• Doorgaans geldt dat zware klokken veel meer geluidsenergie produceren dan kleine kerkklokken. Dit verschil in volume is echter lang niet altijd duidelijk hoorbaar voor het menselijke oor.
• Ook het metaal waaruit de klok gegoten is heeft grote invloed op de geluidsproductie van een kerkklok. Staalklokken zijn minder luid dan bronsklokken en ijzerklokken minder luid dan staalklokken.
• De luidas waaraan de kerkklok is bevestigd maakt ook een groot verschil.
  Een krukas met vallende klepel zorgt dat de kerkklok niet het maximale volume kan benutten en de krukas met vliegende klepel is nog minder luid. Om de klok volledig te benutten is een rechte luidas gewenst.
• Hoe hoogop de kerkklok wordt geluid. Als de klok een te korte of lange zwaai maakt, wordt het geluidsvolume lager.
• Een optimale klepel is van belang om het maximale uit een kerkklok te halen.
• De afstand tot de klokken is vanzelfsprekend belangrijk bij het waargenomen volume.