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 O Sismgrafo

 Marcelo Moura

 mmmoura.bh@terra.com.br

 Luiz Ferraz Netto

 leobarretos@uol.com.br

 Introduo

 Um 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 sismgrafo

 Para 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 .

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 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 90 ^ o , um outro sarrafo de ( 2 x 3 x 7 ) cm .

 ( d ) Utilize uma vareta de madeira leve de ( 0,5 x 1,5 x 25 ) cm para fazer o

 pndulo .

 ( e ) Faa um furo de 3 mm de dimetro , afastado de 1 cm de cada ponta dessa

 vareta , e mais um a 5 cm para prender a mola .

 ( f ) Encaixe nos furos das pontas dois pedacinhos de tubo plstico ( aquele que

 fica dentro das canetas esferogrficas ) .
 Em um desses tubinhos encaixe uma

 ponta porosa de caneta hidrocor ( hidrogrfica ) , conforme se ilustra no detalhe

 da figura acima .

 ( g ) Fixe o outro lado da vareta-pndulo , com um prego por dentro do tubinho , na

 coluna lateral , a 4 cm da base .
 A vareta deve se mover facilmente .

 ( h ) Faa uma mola com um arame de ao e prenda no brao , como se ilustra .
 A

 tcnica para fazer molas pode ser vista na Sala 02 do Imperdvel ( clique no

 destaque ) .

 ( i ) Consiga um pedao de chumbo , dobre em U e coloque-o ' montado ' sobre a

 vareta-pndulo. Ajuste a mola ou desloque o chumbo ao longo da vareta at

 nivelar o pndulo .

 ( j ) Arranje uma latinha de ervilhas , vazia , para fazer o registrador .
 Cuidado !

 Martele as rebarbas da tampa para no cortar os dedos .
 Aparafuse a latinha pelo

 centro se seu fundo de modo que ela encoste na ponta do ' traador ' ( ponta macia

 entintada ) e no aperte muito o parafuso para que a lata possa girar .

 ( k ) Cole um pedao de papel em volta da latinha com fita adesiva e coloque uma

 gota de tinta na ponta porosa se essa estiver seca .

 Agora  s esperar que um caminho passe na rua .
 Quando o pndulo oscilar , v

 girando a lata devagarzinho para criar o registro .

 Nota : Se voc for bastante cuidadoso e habilidoso poder dar um ' jeitinho ' da

 lata ficar girando o tempo todo dando uma volta a cada 12 horas , ou a cada 1

 hora ou a cada minuto .
 J vislumbrou a tcnica ?

 Basta comprar um desses relgio com uma pilha nas lojas de R$ 1,99 ; retirar o

 plstico que recobre o mostrador e retirar cuidadosamente os ponteiros .
 A

 seguir , instale esse relgio na horizontal e adapte o centro da lata no lugar

 do ponteiro que interessar ; das horas , dos minutos ou dos segundos .
 Se voc

 usar o eixo do ponteiro dos segundos a latinha ir girar dando ' pulinhos ' a

 cada segundo , realizando uma volta completa a cada minuto .

 Os sismgrafos deste tipo so fixados em bases rgidas ou em rochas , para

 aumentar a sensibilidade .
 O tambor do registrador  movimentado por um motor

 que alm do tremor registra tambm os pulsos de um relgio para determinar a

 hora que o fenmeno ocorreu e sua durao .
 Ns no temos terremotos no Brasil ,

 mas freqentemente ocorrem abalos ssmicos na cordilheira dos Andes que so

 registrados aqui .

 Um pouco de teoria

 Os sismgrafos profissionais procedem sem interrupo ao registro dos

 movimentos do solo .
 O princpio fundamental do seu funcionamento  simples : uma

 considervel massa  colocada de tal modo que consegue permanecer inerte quase

 que de modo absoluto frente  ao do movimento do solo .
 Acoplado  massa h um

 sistema de alavancas muito leves , que , por intermdio de uma ponta entintada ou

 outro dispositivo adequado , efetua o registro .
 O sismograma ( sucesso dos

 registros em um papel )  portanto uma representao amplificada do movimento

 relativo entre a massa e o solo .

 Qualquer sismgrafo  semelhante a um pndulo , que se pode pr em oscilao

 mediante um impulso .
 Uma tal oscilao designa-se por oscilao livre e o

 respectivo perodo ( T [ o ] )  o perodo prprio do pndulo .
 Se o perodo do

 movimento do solo ( T )  sensivelmente menor do que o perodo prprio do

 sismgrafo ( T << T [ o ] ) , a massa deste ( 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 >> T [ o ] ) , a massa acaba por acompanhar o solo no seu movimento , no

 h movimento relativo , nem por conseguinte registro .

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 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 = T [ o ] ) .
 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 .

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 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 .

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