terremotos y la física

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Proyecto para el curso de física de 6to año, en el cual se relacionan algunos de los muchos conceptos físicos con la ocurrencia de uno de los más frecuentes fenómenos naturales del planeta Tierra.

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Page 1: Terremotos y la Física
Page 2: Terremotos y la Física

Un terremoto, también llamado seísmo o sismo,  es una sacudida del terreno que ocurre por el choque de placas tectónicas y liberación de energía en el curso de una reorganización brusca de materiales de la corteza terrestre, al superar el estado de equilibrio mecánico.

Los Terremotos son energía transferida

Page 3: Terremotos y la Física

El origen de los terremotos se encuentra en la acumulación de energía que se produce cuando los materiales del interior 

de la Tierra se desplazan, buscando el equilibrio, desde situaciones inestables que son consecuencia de las actividades volcánicas y tectónicas, que se producen 

principalmente en los bordes de la placa. 

Los importantes y frecuentes se generan cuando se libera energía potencial elástica acumulada por deformación 

gradual de las rocas contiguas al plano de una falla activa.

Page 4: Terremotos y la Física

Aunque las actividades tectónicas y volcánicas son las causas principales por las que se generan los terremotos, muchos factores 

adversos pueden originarlos:

• Acumulación de sedimentos, por: desprendimientos de rocas en las laderas de las montañas, hundimiento de cavernas.

• Modificación del régimen de precipitación pluvial, que altera cuencas y cauces de ríos, así como estuarios.

• Variaciones bruscas de la presión atmosférica por los ciclones.• Actualmente se tiene certeza de que si como consecuencia de 

eliminación de desechos en solución, o en suspensión, éstos se inyectan en el subsuelo, o por extracción de hidrocarburos, en las regiones ya sometidas a fuertes tensiones se provoca un brusco aumento de la presión intersticial, una intensificación de la actividad sísmica. 

      Estos fenómenos generan eventos de baja magnitud, que generalmente caen en el rango de microsismos: temblores detectables sólo por sismógrafos.

Page 5: Terremotos y la Física

• El movimiento sísmico se propaga mediante ondas elásticas (similares al sonido), a partir del hipocentro. Las ondas sísmicas se presentan en tres tipos principales:

• Ondas longitudinales, primarias o P: tipo de ondas de cuerpo que se propagan a una velocidad de entre 8 y 13 km/s y en el mismo sentido que la vibración de las partículas. Circulan por el interior de la Tierra, atravesando tanto líquidos como sólidos. Son las primeras que registran los aparatos de medida o sismógrafos, de ahí su nombre "P"

• Ondas transversales, secundarias o S: son ondas de cuerpo más lentas que las anteriores (entre 4 y 8 km/s) y se propagan perpendicularmente en el sentido de vibración de las partículas. Atraviesan únicamente los sólidos y se registran en segundo lugar en los aparatos de medida.

• Ondas superficiales: son las más lentas de todas (3,5 km/s) y son producto de la interacción entre las ondas P y S a lo largo de la superficie de la Tierra. Son las que producen más daños. Se propagan a partir del epicentro y son similares a las ondas que se forman sobre la superficie del mar. Este tipo de ondas son las que se registran en último lugar en los sismógrafos.

Energía propagada mediante ondas

Page 6: Terremotos y la Física

• El movimiento sismico obedece a las mismas leyes del movimiento fisico de los cuerpos y es el resultado de las vibraciones y ondulaciones de los estratos terrestres; tanto las unas como las otras producen sacudidas que se designan con el nombre de ondas sismicas. Cuando en un punto del interior de la corteza terrestre se produce un choque resulta un movimiento vibratorio que se propaga en todos los sentidos por dichas ondas. Las vibraciones son longitudinales y transversales; las primeras se propagan en el interior de la tierra y llegan debiles a grandes distancias y fuertes a pequeñas distancias. 

HIPOCENTRO (O FOCO) Es el punto en la profundidad de la Tierra desde donde se libera la energía en un terremoto. Cuando ocurre en la corteza de ella (hasta 70 km de profundidad) se denomina superficial. Si ocurre entre los 70 y los 300 km se denomina intermedio y si es de mayor profundidad: profundo. El hipocentro se localiza frecuentemente entre 15 y 45 Km de la superficie, pero algunas veces su profundidad se ha calculado en mas de 600 Km. 

EPICENTRO Es el punto de la superficie de la Tierra directamente sobre el hipocentro. Es, desde luego, la localización de la superficie terrestre donde la intensidad del terremoto es mayor. La zona que lo rodea y donde los efectos de la sacudida han sido percibidos se llama zona epicentral. Las vibraciones longitudinales y transversales que llegan a esta zona originan ondas superficiales que irradiando del epicentro se propagan paralelamente a la superficie de la tierra, de la misma manera que las ondas del mar.  

Naturaleza del Movimiento Sismico 

Page 7: Terremotos y la Física

Efectos de los Terremotos• Los efectos que producen los terremotos son las consecuencias del paso de las ondas 

sismicas a traves de las capas terrestres y de su llegada a la superficie. Los efectos pueden ser momentaneos como los rumores y maremotos, y permanentes como derrumbamientos de edificios, grietas, fallas dislocaciones, cambios hidrograficos, etc. 

Los efectos mas desastrozos de los terremotos se producen en las areas densamente pobladas. En 1923, un terremoto sacudio la isla de Honshu, en Japon. Este sismo, cuya intensidad se prolongo solo 16 segundos, afecto una zona donde vivian mas de siete millones de personas y destruyo mas de 450,000 edificios en las ciudades Tokio y, Yokohama, matando mas de ciento cincuenta mil personas. 

Los rumores sordos, prolongados, son ruidos subterraneos indefinibles que preceden, acompañan y siguen a los terremotos y que aunmentan lo tragico del fenomeno. Los terremotos pueden producir olas sismicas que ocasionan terribles inundaciones. 

Cuando un terremoto es de intensidad media, se forman grietas en los muros de las casas, se caen las cornisas, pero cuando alcanza su grado maximo, todos los edificios se derrumban como si fueran de naipes y aplastan bajo sus escombros a miles de victimas. 

Los temblores producen en el suelo grietas, hendiduras y desniveles; no es raro que durante las sacudidas esas grietas se abran y cierren alternativamente. Los estratos de la superficie terrestre por efecto de las sacudidas se desplazan. 

Los manantiales tambien sufren los efectos sismicos: algunos desaparecen por breve tiempo o definitivamente, otros cambian la composicion mineral de sus aguas, varian de temperatura o se desecan. No es raro tampoco que a los sismos acompañe la formacion de volcanillos de lodo que desaparecen pronto.  

Page 8: Terremotos y la Física

Importancia del Módulo de Cizallamiento• La naturaleza y la distribución del daño sísmico están muy influenciadas por la respuesta del 

suelo frente a cargas cíclicas. Dicha respuesta está controlada en gran medida por las propiedades del suelo. Por ejemplo, la susceptibilidad de un depósito de suelo para amplificar el movimiento depende de las propiedades dinámicas, siendo el módulo de corte y el amortiguamiento los principales parámetros para modelar la respuesta sísmica del suelo. 

2 - Acumulación de energía.

3 - Transferencia de energía debido a que el suelo no pudo soportar la acumulación, se transfiere a través del movimiento (ondas). 4 - Energía Mecánica 

vuelve a ser estable.

1 - Energía Mecánica es estable.

Page 9: Terremotos y la Física

• Estos parámetros se relacionan con otras propiedades del suelo, de carácter más físico, como por ejemplo el índice de poros, la densidad relativa y la velocidad de las ondas de cizalla. Se hace necesario, por lo tanto, revisar los conceptos más importantes relacionados con la caracterización sísmica de los suelos en concreto, geológicos, geotécnicos, sísmicos y geológicos relacionados con los suelo

Page 10: Terremotos y la Física

Resonancia en Edificios      Durante un sismo el terreno vibra y por lo tanto 

acelera. Por consiguiente, esta fuerza es siempre contraria a la dirección de la aceleración del sismo y su modulo es proporcional a la masa de un edificio (en el cual las ondas sísmicas influyen) y a la aceleración del terreno.Cuando este movimiento del suelo ocurre debajo de un edificio siendo bastante fuerte, transfiere el movimiento a través del resto del edificio de una manera muy compleja induciendo fuerzas que pueden producir daños. 

•Después de una fase inicial transitoria el edificio oscila armonicamente igual que el sismo.

•Luego de cesar el sismo, el edificio se comporta como un oscilador amortiguado.

•En o fuera de resonancia el edificio vibra a la misma frecuencia que el terreno. 

•En resonancia el edificio se mueve (velocidad) en fase con la fuerza sísmica. Fuera de resonancia el edificio se mueve desfasado con la fuerza sísmica. 

Si no se puede ver el video, el archivo está en el cd, aquí esta el link: http://www.youtube.com/watch?v=DXqT_qpPf5U

Page 11: Terremotos y la Física

Tiempo que tarda la construcción para hacer una vibración completa (período):

2 pisos  0,2 Segundos5 pisos  0,5 Segundos10 pisos  1,0 segundos20 pisos  2,0 segundos30 pisos  3,0 segundos50 pisos  5,0 segundos

Page 12: Terremotos y la Física

Ejemplo de un edificio en resonancia

Si no se puede ver el video, el archivo se encuentra en el cd, o aquí esta el link:

http://www.youtube.com/watch?v=cG2YqhVYvCs

Page 13: Terremotos y la Física

http://tlc.discovery.com/convergence/quakes/interactives/m

akeaquake.html

Página de Discovery Channel con simulador de terremotos:

Page 14: Terremotos y la Física

fin

Mateo Gómez | Nº5 | 6to. Arquitectura | Año 2012