Tlhaloso ea Fisiks ea Litšisinyeho tsa Lefatše
Litšisinyeho tsa lefatše ke e 'ngoe ea liketsahalo tsa tlhaho tse buuoang khafetsa ka lebaka la tšusumetso ea tsona e kholo bophelong ba batho. Ho ea ka pono ea 'mele, litšisinyeho tsa lefatše ha se feela "ho thothomela ha lefatše," empa ke phello ea ho lokolloa ha matla a tenyetsehang a bokelletsoeng ka har'a lekoko la Lefatše. Sengoloa sena se bua ka litšisinyeho tsa lefatše ka puo e fumanehang habonolo, ha se ntse se thehiloe likhopolong tsa fisiks tse kang khatello ea maikutlo, khatello, ho tenyetseha, maqhubu, molumo le ho qhalana ha matla.
1. Lefatše e le sistimi ea mechini e fetohang
Ka 'mele, Lefatše le ka nkoa e le sistimi e kholo ea mechini e entsoeng ka mekhahlelo: khubu, mantle le crust. ...
Ho sisinyeha ha lipoleiti tsa tectonic ho baka ho bokellana ha khatello meeling ea lipoleiti kapa liphoso karolong e ka holimo ea lefika. Ha khatello e bokellaneng e feta khanyetso ea lefika, ho hlaha ho phatloha kapa ho fetoha ka tšohanyetso. Phetoho ena ea tšohanyetso ke seo re se utloang e le tšisinyeho ea lefatše.
2. Khatello ea maikutlo, khatello le matla a tenyetsehang
Dua konsep dasar fisika yang sangat penting untuk memahami gempa adalah tegangan (stress) dan regangan (strain) .
– Tegangan adalah gaya per satuan luas yang bekerja pada material, satuannya Pascal (Pa).
– Regangan adalah perubahan relatif bentuk atau panjang akibat tegangan (tanpa satuan).
Batuan di kerak Bumi pada skala waktu tertentu dapat bersifat elastik: ia dapat berubah bentuk saat diberi gaya dan dapat kembali (sebagian) ketika gaya dilepas. Selama lempeng bergerak, batuan di sekitar patahan mengalami regangan. Energi mekanik tersimpan sebagai energi elastik , mirip seperti karet gelang yang ditarik atau pegas yang ditekan.
Ha re bua ka bokhutšoanyane, matla a ho thekesela a bolokiloeng aa eketseha ha khatello e ntse e eketseha. Ha moeli oa ho thekesela oa lefika o feta, ha le sa khona ho mamella khatello; ho hloleha (ho robeha) kapa ho thella ho etsahala sebakeng se fosahetseng. Ka nako eo, matla a ho thekesela a lokolloa ka tšohanyetso ka mokhoa oa maqhubu a ho sisinyeha ha lefatše, mocheso oa khohlano, le ho fetoha ha lintho ka ho sa feleng.
3. Liphoso, matla a khohlano, le mohlala oa "ho thella ha lithupa"
Salah satu model fisika yang sering digunakan untuk menjelaskan gempa adalah stick-slip . Bayangkan dua balok yang saling menekan dengan gesekan. Saat didorong perlahan, balok tidak langsung bergerak karena tertahan oleh gesekan statis (stick). Gaya dorong terus bertambah hingga melampaui batas maksimum gesekan statis, lalu balok meluncur cepat (slip) dan menghasilkan getaran.
Ha ho na le phoso, mafika aa kopana ka lebaka la ho ba thata le kgatello e kgolo e tlwaelehileng. Dipoleiti di tswela pele ho sisinyeha, empa phoso e ka dula e "notletswe" ka dilemo tse mashome ho isa ho tse makgolo. Ha qetellong e kgaoha, ho thella ka potlako ho etsahala ka metsotswana ho isa metsotsong. Ho thella hona ka potlako ho hlahisa matla jwalo ka maqhubu a tshisinyeho ya lefatshe.
4. Tsepamiso, khubu ea seretse le motsotso oa ho sisinyeha ha lefatše
Lokasi awal pelepasan energi disebut hiposentrum atau fokus , yaitu titik di bawah permukaan tempat patahan mulai bergerak. Titik di permukaan Bumi tepat di atas fokus disebut episentrum . Walau episentrum sering disebut dalam berita, fokus lebih penting secara fisika karena kedalaman fokus memengaruhi sebaran energi dan tingkat kerusakan.
Untuk mengukur “ukuran” gempa secara fisika, ilmuwan menggunakan konsep momen seismik (seismic moment), yang berkaitan dengan:
– sebaka sa sefofane sa phoso se fetohileng,
– karolelano ea ho falla (ho thella)
– ho tiea ha lefika.
Motsotso oa ho sisinyeha ha lefatše o theha motheo oa litekanyo tsa boholo ba sejoale-joale (mohlala, Mw). Ha e le hantle, boholo ha se feela taba ea "hore na bo ikutloa hakae," empa ho e-na le hoo ke hore na matla a mechini a ameha hakae ts'ebetsong ea ho phatloha.
5. Maqhubu a sepakapaka: P, S, le maqhubu a holim'a lefatše
Energi gempa merambat sebagai gelombang seismik . Dalam fisika gelombang, ini mirip gelombang pada medium elastik, tetapi dengan variasi jenis karena sifat tiga dimensi batuan.
1. Gelombang P (Primary wave)
Gelombang ini bersifat longitudinal (kompresi–ekspansi), seperti maqhubu a molumo. Ia merambat paling cepat sehingga tiba lebih dulu di seismograf. Gelombang P dapat merambat melalui padatan dan cairan.
2. Gelombang S (Secondary wave)
Maqhubu a tjhesang (a shear) a lieha ho feta maqhubu a P. Maqhubu a S a tsamaya feela ka har'a lintho tse tiileng, kaha metsi a ke ke a khona ho hanela khatello ea shear ka katleho. Ntlha ena ea bohlokoa ho paka hore karolo e ka ntle ea Lefatše ke metsi.
3. Gelombang permukaan (Love dan Rayleigh)
Maqhubu ana a tsamaya haufi le bokaholimo ba Lefatše mme hangata a baka tshenyo e kgolo hobane boholo ba ona bo ka ba hodimo mme nako ya ona e be telele. Maqhubu a bokaholimo a ka baka metsamao e rarahaneng ya lefatshe: ho ya ka thoko, ho phahama le ho bilika.
Lebelo la maqhubu le itshetlehile ka thepa ya sebaka: bongata, modulus e tenyetsehang, le sebopeho sa jeoloji. Ka hona, dibaka tse pedi tse fapaneng di ka ba le tshusumetso e fapaneng leha di le sebaka se le seng ho tloha karolong e ka hodimo ya lefatshe.
6. Ho thothomela le hore na ke hobane'ng ha mehaho e ka putlama
Dalam fisika, suatu sistem memiliki frekuensi alami . Bangunan juga demikian. Ketika gelombang gempa datang dengan frekuensi yang mendekati frekuensi alami bangunan, dapat terjadi resonansi , yaitu peningkatan amplitudo getaran secara signifikan. Resonansi inilah yang dapat memperparah kerusakan, terutama pada bangunan yang tidak dirancang tahan gempa.
Ntle le ho hlaka ha molumo, lintlha tse ling tsa bohlokoa ke tsena:
– durasi gempa (semakin lama, energi yang masuk ke struktur semakin besar),
– percepatan tanah maksimum ,
– kualitas material dan desain struktur (misalnya adanya dinding geser, rangka momen, base isolator),
– kondisi tanah .
Mobu o bonolo o kang marotholi a metsi a ka eketsa ho thothomela (ho eketsa sebaka), ha maqhubu a ntse a fokotseha 'me bophahamo ba 'ona bo eketseha. Sena se tšoana le kamoo maqhubu a metsi a nyolohang kateng ha a kena metsing a sa tebang.
7. Ho nosetsa: ha mobu o "lahleheloa ke matla"
Ho qhalana ha metsi ke mohlala o khahlisang oa kamoo fisiks ea lintho tse nang le granular e phethang karolo kateng. Mobung o tletseng lehlabathe o tletseng metsi, ho thothomela ha tšisinyeho ea lefatše ho ka eketsa khatello ea metsi a li-pore, e leng se etsang hore lithollo tsa lehlabathe li lahleheloe ke ho kopana hantle. Ka lebaka leo, mobu o itšoara joaloka mokelikeli: mehaho e ka sekamela, ea teba, kapa ea sisinyeha. Ho qhalana ha metsi ha ho etsahale hobane mobu o fetoha metsi, empa hobane khatello e sebetsang e tšoereng sebopeho sa lithollo hammoho ea fokotseha.
8. Tsunami ka lebaka la meketjana ea mokelikeli
Gempa bawah laut tertentu dapat memicu tsunami jika terjadi perpindahan vertikal dasar laut yang signifikan. Dari sisi fisika, tsunami adalah gelombang panjang (long wave) di laut, dengan panjang gelombang bisa ratusan kilometer. Di laut dalam, amplitudonya kecil sehingga sulit disadari, tetapi kecepatannya sangat besar (bisa ratusan km/jam). Saat mendekati pantai, kedalaman berkurang, kecepatan turun, dan energi “tertumpuk” sehingga tinggi gelombang meningkat drastis.
9. Ho lekanya le ho etsa mohlala oa litšisinyeho tsa lefatše: li-seismograph le fisiks ea ho fetola
Gempa direkam oleh seismograf , alat yang mendeteksi getaran tanah. Prinsip kerjanya terkait inersia: massa cenderung mempertahankan keadaan geraknya ketika tanah bergerak. Data seismograf kemudian dianalisis untuk menentukan lokasi gempa, kedalaman, mekanisme patahan, serta estimasi magnitudo.
Dalam geofisika modern, digunakan teknik inversi : dari sinyal gelombang yang terekam, ilmuwan “membalik” masalah fisika untuk menaksir sumber gempa dan struktur bawah permukaan. Ini memadukan persamaan gelombang, teori elastisitas, dan komputasi numerik.
10. Qetello: litšisinyeho tsa lefatše e le thuto mabapi le matla le maqhubu
Ho ya ka pono ya fisiks, tshisinyeho ya lefatshe ke ho lokollwa ha matla a bolokilweng a tenyetsehang ka lebaka la ho fetoha ha karolo e ka hodimo ya Lefatshe. Matla ana a fetoha maqhubu a tshisinyeho ya lefatshe a hasanang ka metswedi e fapaneng ya ditaba, a sebelisana le meaho ya jeoloji, mme a ama meaho ka ho thothomela, ho duma ha lefatshe le ho potlaka ha lefatshe. Ho utlwisisa fisiks ya tshisinyeho ya lefatshe ke ho feta tsebo ya thuto feela: ho fana ka motheo wa bohlokwa bakeng sa ho fokotsa dikoduwa, moralo wa sebaka, le moralo o bolokehileng wa meaho.
Ka fisiks, re hlokomela hore litšisinyeho tsa lefatše li ke ke tsa thibeloa, empa kotsi ea tsona e ka fokotsoa. Ha re utloisisa hamolemo kamoo Lefatše le bolokang le ho ntša matla kateng, re itokisetsa hamolemo ho phela haufi le matla a polanete e lulang e fetoha.
