Geologia · 10.ª–12.ª classe

O que são as ondas sísmicas?

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  • 3 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
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Resposta curta

As ondas sísmicas são vibrações elásticas que transportam a energia libertada por um sismo através da Terra. Dividem-se em ondas de volume, que atravessam o interior (P, mais rápidas, e S, mais lentas), e ondas superficiais (Love e Rayleigh), as mais lentas e as que causam mais danos.

Definição e características

Quando uma falha rompe, as rochas à volta do foco deformam-se e voltam à forma inicial, passando a vibração de ponto para ponto. É como uma pedra lançada à água, só que a propagação se faz dentro de um sólido. Estas ondas são registadas por sismógrafos, aparelhos que produzem o sismograma.

Os três grandes tipos

OndaMovimento das partículasMeios que atravessaVelocidade relativa
P (primária)vibram na direção em que a onda avança (compressão e dilatação)sólidos, líquidos e gasesa mais rápida
S (secundária)vibram perpendicularmente à direção de propagação (corte)só sólidosmais lenta que a P
Superficiais (Love, Rayleigh)movimento horizontal (Love) ou elíptico, como uma vaga (Rayleigh)só a superfície e a crosta superioras mais lentas
  • As ondas P chegam primeiro à estação, daí o nome «primárias». As S chegam depois, e as superficiais por último.
  • As ondas superficiais têm maior amplitude e duram mais, por isso provocam a maior parte dos estragos.
  • As ondas P e S são chamadas ondas de volume, porque se propagam no interior.

O que revelam sobre o interior da Terra

As ondas mudam de velocidade e direção ao passar de um meio para outro. Isto permitiu descobrir que a Terra tem camadas:

  • O Moho (descontinuidade de Mohorovičić) separa a crosta do manto.
  • As ondas S não atravessam o núcleo externo, o que mostra que ele é líquido.
  • As ondas P atravessam-no, mas são desviadas, deixando uma zona de sombra.
  • O núcleo interno é sólido, o que se deduz do comportamento das ondas P que o atravessam.

Duas relações úteis

Tempo de chegada

t = d ÷ v (tempo = distância ÷ velocidade)

A diferença de tempo entre a chegada das ondas S e P (o intervalo S−P) cresce com a distância ao foco, e por isso serve para localizar sismos.

Exemplos do quotidiano

Exemplo 1 — Tempos de chegada

Enunciado: Uma estação fica a 180 km do foco. Admita (valores simplificados) que as ondas P viajam a 6 km/s e as S a 3 km/s. Quando chega cada onda e qual é o intervalo S−P?

Resolução:

  1. P: t = 180 ÷ 6 = 30 s.
  2. S: t = 180 ÷ 3 = 60 s.
  3. Intervalo = 60 − 30 = 30 s.

Resposta: P aos 30 s, S aos 60 s, e intervalo de 30 s. Verificação: a onda mais lenta chega depois, como esperado.

Exemplo 2 — Distância a partir do intervalo S−P

Enunciado: Com as mesmas velocidades (6 e 3 km/s), uma estação regista um intervalo S−P de 40 s. A que distância ocorreu o sismo?

Resolução:

  1. Seja d a distância: d ÷ 3 − d ÷ 6 = 40.
  2. d ÷ 6 = 40, porque d ÷ 3 − d ÷ 6 = d ÷ 6.
  3. d = 40 × 6 = 240 km.

Resposta: 240 km. Verificação: P chega aos 240 ÷ 6 = 40 s e S aos 240 ÷ 3 = 80 s; a diferença é 40 s.

Exemplo 3 — Nível de exame: o núcleo externo

Enunciado: Sismógrafos do lado oposto da Terra ao sismo não registam ondas S. O que se conclui?

Resolução:

  1. As ondas S só se propagam em meios sólidos, porque um líquido não resiste ao corte.
  2. Do lado oposto, as S teriam de atravessar o núcleo externo.
  3. A sua ausência indica que esse núcleo se comporta como um líquido.

Resposta: o núcleo externo é líquido. Verificação: as ondas P continuam a ser registadas, desviadas, pois atravessam líquidos.

Importância e aplicações

  • Conhecer o interior da Terra: é a principal fonte de informação sobre as camadas profundas, onde não se pode furar.
  • Localizar e medir sismos: a análise dos sismogramas dá epicentro, profundidade e magnitude.
  • Engenharia: o comportamento das ondas em solos moles ajuda a projetar edifícios resistentes.
  • Prospeção: a sísmica de reflexão usa ondas geradas artificialmente para estudar rochas em busca de petróleo e gás, o que é relevante em margens como a angolana.

Erros e confusões frequentes

  • Dizer que as ondas S são mais rápidas que as P. A P é a mais rápida; S vem em segundo.
  • Pensar que as S atravessam líquidos. Só se propagam em sólidos.
  • Confundir ondas sísmicas com tsunamis. Os tsunamis são ondas de água, que podem ser provocadas por um sismo.
  • Trocar «primária» e «superficial». Primária é a P; superficial é uma onda que se propaga junto à superfície.
  • Ignorar o efeito do solo. O mesmo sismo produz abalos mais fortes em solos moles do que em rocha dura.
  • Confundir o movimento das partículas com o da onda. Na P, as partículas vibram na direção de propagação; na S, perpendicularmente.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Complete: as ondas ___ são as primeiras a chegar e atravessam sólidos e líquidos; as ondas ___ só atravessam sólidos.

Ver solução

As ondas P são as primeiras a chegar e atravessam sólidos e líquidos; as ondas S só atravessam sólidos.

2Exercício 2

Uma estação está a 120 km do foco. Com P a 6 km/s e S a 3 km/s, calcule o intervalo S−P.

Ver solução

tP = 120 ÷ 6 = 20 s; tS = 120 ÷ 3 = 40 s. Intervalo = 20 s.

3Exercício 3

Num sismograma, o intervalo S−P é de 25 s. Com P a 6 km/s e S a 3 km/s, qual é a distância ao foco?

Ver dica

O intervalo é igual a d ÷ 6.

Ver solução

d = 25 × 6 = 150 km. Verificação: tP = 25 s e tS = 50 s; diferença de 25 s.

4Exercício 4

Explique porque são as ondas superficiais as mais destruidoras, apesar de serem as mais lentas.

Ver solução

Têm maior amplitude e maior duração, e concentram a energia perto da superfície, onde estão as construções. A sua lentidão não reduz o efeito; apenas fazem-se sentir depois das P e S.

5Exercício 5

Que provas dão as ondas P e S de que o núcleo externo é líquido e o interno é sólido?

Ver solução

As S não atravessam o núcleo externo, logo ele é líquido. As P atravessam-no e mostram uma mudança de comportamento ao chegar ao núcleo interno, o que indica que ele é sólido.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre ondas P e S?

As P são de compressão, mais rápidas, e atravessam sólidos e líquidos. As S são de corte, mais lentas, e só atravessam sólidos. Por isso as P são as primeiras a chegar à estação.

Onde se aplicam as ondas sísmicas na prática?

Na localização de sismos, no estudo do interior da Terra e na prospeção de petróleo e gás por sísmica de reflexão, além do projeto de estruturas resistentes.

Porque se sente primeiro um solavanco e depois um balanço?

Primeiro chega a onda P, mais rápida e com movimento curto; depois chegam a S e as superficiais, que causam o balanço mais forte e prolongado.

Que erros os estudantes cometem sobre ondas sísmicas?

Trocam a ordem de chegada, dizem que as S atravessam líquidos e confundem sismo com tsunami. Veja os erros frequentes.

Resumo

  • Ondas sísmicas transportam a energia do sismo.
  • P: primeiras, atravessam sólidos e líquidos. S: segundas, só sólidos.
  • Love e Rayleigh: superficiais, mais lentas e mais destruidoras.
  • A ausência de S no núcleo externo mostra que ele é líquido.
  • O intervalo S−P permite calcular a distância ao foco.

Onde aprofundar

  • O manual de Geologia da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
  • Understanding Earth, de Grotzinger e Jordan, capítulo sobre sismos e o interior da Terra.
  • Physical Geology, de Steven Earle (BCcampus), manual aberto em inglês.

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