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Ondas Sísmicas (I. seismic wave) TERMO BASE
Ondas que se propagam através de qualquer corpo elástico, como seja a Terra.
Sendo ondas mecânicas, produzem-se por qualquer processo que forneça energia ao meio, como seja um sismo, um impacto ou uma explosão.
Há dois tipo de ondas sísmicas: as ondas volúmicas (que se propagam através do interior da Terra) e as ondas superficiais (que se propagam à superfície da Terra).
As ondas volúmicas são tridimensionais, propagando-se radialmente desde o local de origem (epicentro), sendo sujeitas a vários fenómenos de refracção e de reflexão consoante as densidades dos materiais que vão atravessando e as superfícies que os separam. As principais ondas sísmicas volúmicas são as:
- Ondas P (ondas primárias), que são ondas compressivas (longitudinais), isto é, que fazem com que a matéria seja alternadamente comprimida e distendida na direcção de propagação. Uma onda a propagar-se ao longo de uma mola constitui uma boa analogia para este tipo de ondas sísmicas. São as primeiras ondas sísmicas a chegar pois que a sua velocidade de propagação é grande (da ordem de 5500m/s no granito, 1500m/s na água e 330m/s no ar), maior do que a das outras ondas sísmicas. Normalmente são menos destrutivas do que as ondas que se lhe seguem (ondas S, R e L).
- Ondas S (ondas secundárias), que são ondas transversais ou de cizalhamento, isto é, a matéria é deslocada perpendicularmente à direcção de propagação. Uma boa analogia para este tipo de ondas é a corda de uma guitarra que é posta a vibrar. No caso de serem polarizadas horizontalmente o solo move-se alternadamente para a direita e para a esquerda, o que pode provocar elevado poder destruidor. Como os fluidos não suportam forças de cizalhamento, estas ondas propagam-se apenas na parte sólida da Terra. Nos granitos, por exemplo, é de cerca de 3000m/s. A amplitude destas ondas S é várias vezes maior que a das ondas P.
- Ondas R (ou ondas de Rayleigh), que se propagam como as ondas na superfície da água. O movimento das partículas individuais descreve uma elipse retrógada alinhada no plano vertical. Pode ser visualizado como uma combinação de vibrações do tipo P e S. Tal como nas ondas do mar, o deslocamento das partículas não está confinado apenas à superfície livre do meio, sendo as partículas abaixo desta também afectadas pela passagem da onda (a amplitude do movimento das partículas decresce exponencialmente com o aumento da profundidade). São mais lentas do que as ondas volúmicas. A designação “ondas de Rayleigh” advém do título do físico inglês John William Strutt, Lord Rayleigh (1842-1919), que em 1885 previu a sua existência.
- Ondas L (ou ondas de Lowe), que são essencialmente ondas de cizalhamento polarizadas horizontalmente (o movimento das partículas processa-se apenas no plano horizontal). A energia destas ondas permanece nas camadas superiores da Terra por ocorrer reflexão interna total. São altamente destrutivas. A designação “ondas de Lowe” provém do nome do físico inglês Augustus Edward Hough Love (1863-1940), que em 1911 desenvolveu um modelo matemático destas ondas.
Como os vários tipos de ondas que se produzem quando ocorre um sismo têm velocidades e frequências diferentes, em áreas afastadas da região epicentral é possível observar que as ondas estão organizadas em grupos. Todavia, próximo da área de geração, não há tempo suficiente para esta segregação em trens de ondas distintas, pelo que a movimentação das partículas induzida simultaneamente por diferentes tipos de ondas pode ser extremamente complexa, podendo ter elevado potencial de destruição.
Por outro lado, ao propagar-se em diferentes tipos de rochas e à superfície, atravessando zonas de descontinuidade estrutural, as ondas são sujeitas, com frequência, a fenómenos de refracção e de reflexão, o que pode conduzir a amplificação das ondas e, consequentemente, aumento do seu potencial destrutivo. A situação complica-se ainda mais porque a propagação das ondas é afectada pela atitude do plano de rotura, o que pode conduzir a concentração de energia em certas direcções. A complexidade do estudo das ondas sísmicas é ainda acentuada pelo facto do tipo e condições do solo, bem como a topografia, poderem provocar amplificação ou atenuação das ondas sísmicas em locais específicos.
As ondas sísmicas volúmicas (quer as compressivas, quer as de cizalhamento) têm, na origem, vasta gama de frequências. Todavia, devido à atenuação durante a propagação, as mais pronunciadas têm frequências entre 0,5 e 20 Hertz. As ondas superficiais têm, geralmente, frequências menores do que as ondas volúmicas, tipicamente inferiores a 1 Hertz.
Se a frequência das ondas sísmicas é análoga à frequência natural de vibração dos edifícios (que, em geral, é mais elevada nos edifícios de menor altura, e mais baixa nos prédios mais altos), estes podem entrar em ressonância e ser gravemente danificados ou destruídos. Como as ondas com frequências elevadas sofrem atenuação mais rápida com o aumento de distância à zona epicentral do que as ondas com frequências mais baixas, a distâncias relativamente grandes do epicentro (da ordem de 100km) os edifícios altos podem ser bastante mais danificados do que os baixos. As construções baixas são mais sensíveis às vibrações sísmicas quando se localizam próximo do local onde o sismo foi gerado. [JAD]
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