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Sismografo
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O SismgrafoMarcelo Moura
[email protected] Ferraz Netto
IntroduoUm terremoto ocorre quando rochas da litosfera submetidas a altas tenses se acomodam. Ondas de choque, chamadas ondas ssmicas partem em todas as direes de um ponto chamado foco ou hipocentro. O ponto situado na superfcie exatamente acima do foco chamado de epicentro do terremoto. A partir deste ponto, as ondas de choque fazem com que o solo se mova em movimentos cclicos que geram "ondas" forando o solo para cima e para baixo, as ondas primrias ou verticais, e de um lado para o outro, as ondas horizontais ou ondas de cisalhantes. Quando o epicentro est abaixo de um mar ou oceano, ele pode criar um maremoto ou um tsunami, uma onda gigante.O sismgrafoPara detetar, medir e determinar o foco de um terremoto, so utilizados os sismgrafos. Os chineses usam sismgrafos h quase 2000 anos. O mais antigo deles, consistia em oito drages de bronze dispostos em crculo, com esferas metlicas equilibradas na boca. Abaixo de cada drago existia um sapo, tambm de bronze, com a boca aberta. Quando ocorria um terremoto, a esfera caia da boca do drago para a boca do sapo, gerando um som metlico, que alertava as pessoas. Este modelo, alm de tocar o alarme, registrava a ocorrncia do terremoto (caso ningum escutasse a campainha), e ainda indicava a direo do epicentro. Hoje os sismgrafos contam com dispositivos eletromecnicos e eletrnicos para registrarem simultaneamente todos os movimentos. O modelo mais conhecido entretanto, o sismgrafo mecnico inventado por John Milne, em torno de 1880, chamado sismgrafo de pndulo invertido, ou sismgrafo de Milne. Para registrar as ondas verticais utilizado um pndulo equilibrado por mola e para as ondas horizontais so utilizados mais dois, centrados pela gravidade, instalados a 90 um do outro.
Montagem(a) Para construir um sismgrafo de Milne utilize uma base de madeira de (2 x 15 x 30) cm.(b) Fixe numa das extremidades dessa base um sarrafo de (3 x 3 x 12) cm com cola e pregos,(c) e sobre esse sarrafo, a 90o, um outro sarrafo de (2 x 3 x 7) cm.
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(M) ficar em repouso e o movimento relativo solo/massa registrado com o auxlio das alavancas amplificadoras. Se o perodo do movimento do solo muito maior do que o perodo prprio do sismgrafo (T>>To), a massa acaba por acompanhar o solo no seu movimento, no h movimento relativo, nem por conseguinte registro.
Entre estas duas hipteses situa-se o caso da ressonncia:a massa oscila livremente e com amplitude crescente, medida que chegam novas ondas do mesmo perodo (T = To). O mximo de ressonncia, frente ao amortecimento do sismgrafo, pode ser mais ou menos reduzido, at completa supresso. Por outro lado, o amortecimento impede a manifestao de um defeito do sismgrafo, que seria o falso registro de ondas aps a chegada de um nico impulso, pelo fato do sismgrafo entrar em oscilao livre.
Quando o amortecimento forte (c), na ilustrao acima, obtm-se registros aceitveis das oscilaes do solo cujo perodo seja inferior ao dobro do perodo prprio do sismgrafo. De sismos afastados chegam-nos perodos de 20 s e mais, pelo que os perodos prprios devem ser pelo menos da ordem dos 10 s.Ora, um pndulo simples com este perodo tem o comprimento de 25 m; mas possvel com determinados dispositivos mecnicos atingir o perodo desejado sem exagerar as dimenses dos aparelhos. Podem obter-se amplificaes de centenas ou milhares de vezes com o sistema de alavancas, que devem ser leves e o mais possvel livres de atrito nas articulaes. Apesar disso, para vencer o atrito da ponta de registro sobre o sismograma, tornam-se necessrias grandes massas (1 a 20 toneladas).O registro ptico (fotogrfico) completamente livre de atrito, permite reduzir a massa a
1 kg ou ainda menos e, paralelamente, realiza amplificaes da ordem de centenas de milhares ou mesmo milhes de vezes. A transformao das oscilaes mecnicas em correntes eltricas pulsantes, por via eletromagntica, bastante prtica. Tais sismgrafos podem dispor igualmente do registro ptico, quando acoplados a galvanmetros de espelho.Cada sismgrafo deve possuir um dispositivo de marcao de tempos, que, na maior parte das vezes, consiste em pequenas interrupes do registro (1 a 2 segundos) no inicio de cada minuto e comandadas por um bom relgio de quartzo, cujo estado deve ser determinado diariamente por sinais-rdio oriundos de algum observatrio astronmico. O tempo utilizado sempre o tempo mdio de Greenwich (TMG).Deve-se a E. Wiechert a concepo e montagem do primeiro sismgrafo capaz de fornecer registros legveis de sismos afastados. O seu princpio fundamental o do pndulo invertido. Com os seus colaboradores, Wiechert fundou a investigao do interior da Terra, com os primeiros resultados bem estabelecidos.