Referat la disciplina fizică cu tema
Unde seismice. Cutremure. Producere. Caracteristici
Elev: Badiu Iulia Maria Clasa a XI-a A
Colegiul Naţional „I.C.Brătianu”
Undele seismice Energi Energiaa eliber eliberată ată brusc brusc de focar focar în moment momentul ul producer producerii ii unui unui dezech dezechili ilibru bru tectonic se propagă în toate direcţiile sub forma unor unde elastice, numite unde seismice.
Pe masura îndepartarii de locul perturbatiei initiale, energia se repartizeaza pe tot mai multe particule − efectele seismului sunt tot mai mici la distante mai mari. Undele seismice sunt un "amestec" de unde longitudinale si si ttransversale. ransversale.
Tipuri de unde seismice: a). Unde deplas asea ează ză în part partea ea inte interi rioa oară ră a Unde de adânc adâncim ime(d e(dee volum volum)): se depl Pământului, şi se pot clasifica în: 1. Unde de tip longitudinal sau de dilataţie(numite şi unde primare şi notate P) sunt cele mai rapide unde seismice, ele ajungând primele (prima vibraţie simţită în timpul seismelor). Ele se propagă cu o viteză de aproximativ 1.6 până la 8 kilometri/secundă, depinzân depinzândd de materi materialul alul prin prin care care se deplas deplaseaz ează. ă. Particu Particulel lelee materi materiale ale oscile oscilează ază pe direcţia propagării undei. Undele P se pot propaga prin roci şi lichide. Ele comprimă şi întind în mod succesiv materialul străbătut pe direcţia lor de propagare (într-un mod similar celui în care sunetul se propagă prin aer). Amplitudinea acestor unde este direct proporţională cu magnitudinea (energia cutremurului). Unda P nu este periculoasă pentru clădiri, deoarece conţine doar aproximativ 20% din energia totală a cutremurului.
2. Unde de tip transversal sau de forfecare(numite unde secundare şi notate S) sunt mai lente ca undele P şi sunt al doilea tip de undă/vibraţie resimţită în timpul seismu seismului lui.. Ele deplase deplasează ază în afară afară particu particule le de rocă, rocă, împing împingându ându-le -le perpend perpendicu icular lar pe calea undelor. Astfel rezultă prima perioadă de ondulare asociată cutremurelor. Undele S se pot propaga doar prin mediu solid (tip rocă), nu şi prin mediu lichid. Întrucât direcţia de propagare devine aproape verticală în vecinătatea suprafeţei libere a terenului, undele S(transversale) produc cele mai importante efecte inerţiale
asupra construcţiilor. Sunt periculoase, deoarece transportă aproximativ 80% din energia totală a cutremurului şi determină distrugeri proporţionale cu magnitudinea cutremurului şi cu durata de oscilatie.
b). Unde superficial suprafaţă aţă)) se deplase deplasează ază la supraf suprafaţa aţa pământ pământulu ului.i. superficialee (de supraf Uneo Uneori ri denu denumi mite te unde unde lung lungii sau sau mai mai simp simplu lu,, unde unde L, unde undele le supe superf rfic icia iale le sunt sunt responsabile pentru cele mai multe pagube asociate cutremurelor, deoarece cauzează cele mai intense vibraţii. Acestea se propagă din undele interioare care ajung la suprafaţă. Undele superficiale sunt asemănătoare valurilor apărute într-o suprafaţă de apă – ele mişcă suprafaţa pământului în sus şi în jos. Acest fapt cauzează de obicei cele mai mari pagube, deoarece mişcarea undei zguduie temeliile edificiilor create de om. Ele se clasifică în: 1. Unde de tip Rayleigh(R): (denumite astfel dupa englezul John William Strutt, Lord Rayleigh, care a intuit matematic existenţa acetui tip de unde in 1885) sunt unde care mişcă pământul şi în sus şi în jos şi înainte şi înapoi în sensul de propagare, asemănător mişcării valurilor. Ele sunt resimţite puternic în timpul seismului.
2. Unde de tip Love(Q) (denumite astfel după matematicianul englez A.E.H. Love, care a creat modelul lor matematic în 1911). Ele sunt cele mai rapide unde de suprafaţă şi mişcă pământul stânga-dreapta faţă de direcţia de propagare, producând doar o mişcare orizontală, care cauzează numeroase pagube fundaţiei unui edificiu care nu este o construcţie paraseismică. Acestea se propagă cu aprox. 4 km/s.
Deşi Deşi au provoca provocatt numeroa numeroase se distru distrugeri geri,, undele undele seismi seismice ce au oferit oferit preţioa preţioase se informaţii despre structura internă a Pământului. Doar o mică parte din energia energia degajată degajată în focarul unui cutremur cutremur se transmite transmite sub formă de oscilaţii seismice, restul consumându-se în alte procese fizice care au loc în zona focarului. Determinarea precisă a acestei cantităţi este dificilă din acest motiv, utilizându-se metode prin care se încearcă să se facă o comparaţie între diferite cutremure.
Cutremure: Producere şi Clasificare Pământul, care se află într-o permanentă mişcare, posedă o structură internă destul de complicată, dar care schematic poate fi redusă la: suprafaţa liberă(scoarţă), crusta continentelor(litosferă) 0-70 km, manta 70-2900 km, nucleul exterior 2900-5000 km, nucleul interior central 5000-6320 km.
În acest context, continentele se deplasează continuu şi lent, producând modificări ale scoarţei terestre în urma acumulărilor energetice în roci şi a erupţiilor vulcanice. Aceste fenomene se manifestă periodic în crusta terestră prin mişcări bruşte şi violente care sunt înregistrate la suprafaţa liberă a terenului sub forma cutremurelor de pământ . Cu privire la sursa care generează cutremurele puternice se admit două categorii principale de mecanisme posibile de producere şi anume: Cutremure vulcanice, datorate erupţiilor vulcanice(7%) Cutremure tectonice, datorate unor modificări structurale importante ale scoarţei terestre(90%) (însoţite de fenomene de rupere sau de faliere) Cele mai frecvente cutremure sunt de origine tectonică, iar energia pe care o eliberează se extinde pe zone întinse la suprafaţa terestră. Şocul seismic se produce ca urmare a unor fracturi ale scoarţei care vin în contact într-un plan mai slab, în care s-au acumulat în timp deformaţii elastice extrem de mari. Eliberarea bruscă a energiei de deformaţie, transformată instantaneu în energie cinetică, generează unde elastice care se propagă radial în toate direcţiile, iar prin procese de reflexie şi refracţie ajung la suprafaţa Pământului. Pământului. Punctul teoretic în care se produce ruptura iniţială(în iniţială(în realitate există o zonă de fracturare), se numeşte focar sau epicentru. Punctul situat la suprafaţa Pământului, pe verticala focarului, poartă denumirea de epicentrul cutremurului. • •
Locali Localizare zareaa poziţie poziţieii focarul focarului ui şi epicent epicentrul rului ui se obţine obţine pe baza baza prelucră prelucrării rii înregistrărilor mişcărilor seismice în staţii echipate cu aparatură specifică. În funcţie de poziţia focarului exprimată prin distanţa H dintre focar şi epicentru, denumită adâncime sau profunzime, cutremurele se clasifică astfel:
situat până la o adâncime adâncime de 70 1. Cutremure crustale( normale) având focarul situat
km. Acest tip de cutremur, care reprezintă 90% din cutremurele care se produc în lume, are o durată semnificativă redusă. Deşi sunt extrem de violente, cutremurele crustale afectează zone destul de limitate la suprafaţa Pământului. În această categorie se înscriu focarele care aparţin centurii circumpacifice, zonelor din Asia de Sud-Vest, bazinul mediteranean etc. 2. Cutremurele Cutremurele subcrustale subcrustale(intermediare) au focarul localizat în limitele 70 ≤
H< 300 km. Durata cutremurelor este moderată, în timp ce aria de manifestare este mult mai mare. Perioadele de revenire ale cutremurelor intermediare sunt mult mai mari decât ale celor normale. Focarele intermediare identificate până în prezent sunt destul de reduse ca număr, fiind situate în: Afganistan, Columbia, Mexic şi zona munţilor Vrancei din România. s-au semnal semnalat at între între limit limitele ele 3. Cutre Cutremu mure re de adân adânci cime me(de profunz profunzime ime)) s-au
300≤H<700 km. Incidenţa acestei categorii de cutremure este mai redusă deoarece perioadele predominante sunt lungi. 4. Cutremurele tectonice au ca origine fenomenul de faliere sau cel de subducţie
a plăcilor continentale. Cutremurele violente generate de fractura rocilor sunt datorate mişcărilor produse în lungul unui plan de rupere, însoţite de eliberarea bruscă a unei energii energii imense imense.. Aceste Aceste planuri planuri de rupere rupere se numesc numesc falii, iar în momentul ruperii instantanee, capacitatea rocii respective a atins valoarea limită peste care nu mai este capabilă să acumuleze deformaţii elastice sau energie elastică de deformare. În general cutremurele se produc în lunful aceleaşi falii, ceea ce caracterizează fenomenul de persistenţă a genezei mişcărilor seismice. Teoria Teoria plăcilor plăcilor tectonice tectonice, de dată mai recentă, susţine că prin comprimare puternică, care se manifestă la contactul dintre plăcile continentale, se produc deplasări mari mari fie fie dato datori rită tă cedă cedări rilo lorr în urma urma stri strivi viri riii rocil rocilor, or, fie fie dato datori rită tă feno fenome menu nulu luii de subducţie(alunecarea relativă a unei plăci sub cealaltă)
Intensitatea cutremurelor Pe baza observaţiilor cu privire la distrugerile provocate de cutremure clădirilor şi modificările aduse reliefului regiunii afectate, numite efecte macroseismice, se poate defini o scară de intensităţi macroseismice , asociindu-se un număr(grad) diferiteşor efecte distructive ale cutremurului. Putem aminti astfel: •
Scala Richter, care exprimă logaritmic energia eliberată la o anumită
distanţă epicentrală, este o scală logaritmică ce se exprimă în numere zecimale cupri cuprins nsee într întree 1-9. 1-9. Creşt Creşter erea ea magni magnitu tudi dini niii cu o unit unitat atee cores corespu punde nde creşt creşter erii ii
amplitudinii maxime a undei de zece ori. Energia seismică ce se degajă în focar diferă de amplitudinea seismului de la suprafaţa Pământului. modifi ficat cată(c ă(cuu 12 grade grade)) care care descri descriee inte intens nsit itat atea ea Scala Scala Mercal Mercalli li modi cutremurului prin observarea efectelor sale în epicentru. Scala Ross i-Farel i-Fare l(cu 10 grade)
•
•
În toate cazurile cutremurele de gradul 1 sunt cele mai slabe, iar cele de grad maxim fiind cele mai puternice. La ora ora actu actual ală, ă, în majo majori rita tate teaa ţări ţărilo lorr se util utiliz izea ează ză o scar scarăă de 12 grad grade, e, caracterizarea gradelor de intensitate macroseismică fiind preponderent realizată pe baza unor înregistrări instrumentale privind deplasarea, viteza sau acceleraţia maximă, aceş aceşti ti fact factori ori fiin fiindd mai mai mult mult obiec obiecti tivi vi.. Denum Denumir irea ea de scară Mercalli este deci deci Mercalli este improprie deşi este frecvent folosită. În comunicatele comunicatele oficiale intensita intensitatea tea macroseismi macroseismicp, cp, indicată indicată conform acestei scări, se anunţă pentru un anumit loc de observare, valorile fiind în general diferite de la o localitate la alta. Intensitatea macroseismică este accea care se ia în considerare la zona zonare reaa seis seismi mică că şi la elab elabor orar area ea norm normel elor or pent pentru ru prot protec ecţi ţiee anti antise seis ismi mică că a construcţiilor.
Magnitudinea cutremurelor Utilizând pentru estimare exclusiv înregistrări instrumentale obiective se poate defini magnitudinea sau, cum este numită uzual, intensitatea Richter. Se defineşte astfel încât utilizând înregistrarea oricărei staţii seismice de pe glob, valoarea rezultată să fie aceeaşi. Magnitudinea dă măsura energiei undelor seismice care provin din focar. Noţiunea şi metoda de estimae a fost pusă la punct de C.F.Richter(1923) care a utilizat
datele instrumentale provenite de la un grup de staţii seismice cu diferite amplasamente şi care caracterizează o serie de seisme produse în California pe durata lunii ianuarie a anului 1923. Creşterea magnitudinii cu o unitate corespunde creşterii amplitudinii undei de 10 ori. ori. Din Din punct punct de veder vederee mate matema mati tic, c, scar scaraa magn magnit itud udin inil ilor or nu are are o limi limită tă superioară, superioară, însă practic limita ei superioară superioară e determinată determinată de rezistenţa rezistenţa rocilor. Cele mai puternice puternice cutremure care s-au produs în epoca măsurărilor măsurărilor instrumentale instrumentale sunt cele de pe continentul american: cutremurul din Chile, 1960 (magnitudinea 9,5) si din Alaska, 1964 (M = 9,2). Energia seismică ce se degajă în focarul cutremurului diferă de energia seismului de la supraf suprafaţa aţa Pământ Pământulu ului.i. Spre deoseb deosebire ire de magnit magnitudi udine, ne, intens intensit itatea atea seismu seismului lui,, exprimată şi ea în grade, are la bază gradul de acţiune a oscilaţiilor subterane asupra diferitelor construcţii şi obiecte, asupra oamenilor. De fapt, pentru oameni pericolul îl reprezintă nu oscilaţiile seismice, ci urmările acestora: avarierea clădirilor, gazoductelor şi liniilor electrice, deformarea suprafeţei terestre, alunecările de teren etc.
Caracteristica seismelor catastrofal foarte puternic puternic moderat neînsemnat slab
Magnitudine(grade Richter) mai mult de 8 7,0-7,9 6,0-6,9 5,0-5,9 4,0-4,9 3,0-3,9
Număr mediu anual 1 18 120 800 6200 4 9000
2,0-2,9
1000 zilnic
sub 2
8000 zilnic
foarte slab
Bibliografie 1. http://ro.wikipedia.org 2. http://www.scribd.com 3. http://referat.clopotel.ro 4. Manualul de Fizică, editura LVS crepuscul, Colecţia Educaţional 2006 5. http://www.fizica.ro 6. http://inforisx.incerc2004.ro 7. http://www.didactic.ro
