Seismograph Pendahuluan

Bagaimana mengukur kekuataan gempa bumi? Untuk mengetahui kekuatan gempa bumi digunakan alat pencatat kekuatan gempa bumi yang disebut seismograph. Dalam seismik eksplorasi gempa bumi sering dibuat oleh manusia agar waktu dan dan tempat terjadinya dapat ditentukan.

Pada hakikatnya gempa bumi adalah serentetan getaran dari kulit bumi yang bersifat menyebar ke segala arah. Sesungguhnya, kulit bumi bergetar secara kontinuitas akibat adanya proses pergerakan lempeng benua dan samudra walaupun relatif kecil. Getaran tersebut tidak dapat dikatakan sebagai gempa bumi karena sifat getarannya yang terus menerus, sedangkan gempa bumi memiliki waktu dan akhir yang mana terjadinya sangat jelas. Ilmu yang mempelajari tentang gempa bumi disebut seismologi.

Ketika tejadi gempa atau getaran gempa yang terekam adalah gelombang primer karena kecepatan rambatnya paling tinggi, lalu diikuti oleh rekaman gelombang sekunder yang memiliki kecepatan rambat lebih rendah dari gelombang primer. Gelombang gempa bumi dapat dipantulkan oleh lapisan batuan yang mempunyai perbedaan kecepatan dalam menjalarkan gelombang dan perbedaan densitas.

Seismograf mencatat semua getaran dan kecepatan rambat gempa bumi dalam bentuk seismogram. Seismograph memiliki prinsip kerja dari bandul sederhana. Ketika mendapatkan usikan atau gangguan dari luar seperti gelombang seismik maka bandul akan bergetar dan merekam datanya seperti grafik.

Gambar 1. Prinsip Kerja Seismograf

Pada bandul matematis, berat tali diabaikan dan panjang tali jauh lebih besar dari pada ukuran geometris dari bandul. Pada posisi setimbang, bandul berada pada titik A. Sedangkan pada titik B adalah kedudukan pada sudut di simpangan maksimum (θ). Kalau titik B adalah kedudukan dari simpangan maksimum, maka gerakan bandul dari B ke A lalu ke B’ dan kemudian kembali ke A dan lalu ke B lagi dinamakan satu ayunan. Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu ayunan ini disebut periode (T).

f = Komponen w menurut garis singgung pada lintasan bandul

P = Gaya tegang tali

N = Komponen normal dari W = m . g

l = Panjang tali

θ = Sudut simpangan

Gaya pemulih yang bekerja pada bandul yaitu -mg sin θ. Sehingga persamaannya dapat ditulis sbb :

F = – mg sin θ

Tanda negatif diatas menunjukkan bahwa gaya mempunyai arah yang berlawanan dengan simpangan sudut θ.

Karena gaya pemulih F berbanding lurus dengan sin θ bukan dengan θ, maka gerakan tersebut bukanmerupakan Gerak Harmonik Sederhana. Jika sudut θ kecil, maka panjang busur x (x = L kali θ) hampir sama dengan panjang L sin θ.

Dengan demikian untuk sudut yang kecil, menggunakan pendekatan :

Sin θ ≈ θ

Sehingga persamaan gaya pemulih menjadi :

F = – mg Sin θ ≈ -mg θ

Karena :

x = Lθ

maka persamaan diatas menjadi persamaan yang sama seperti dengan hukum Hooke :

F = -kx

Periode pendulum sederhana dapat kita tentukan menggunakan persamaan :

Konstanta gaya efektif k kita ganti dengan mg/L :

sehingga frekuensi pendulum sederhana

Berdasarkan persamaan di atas, tampak bahwa periode dan frekuensi getaran pendulum sederhana bergantung pada panjang tali dan percepatan gravitasi. Karena percepatan gravitasi bernilai tetap, maka periode sepenuhnya hanya bergantung pada panjang tali (L). Dengan kata lain, periode dan frekuensi pendulum tidak bergantung pada massa beban alias bola pendulum.

Gambar 2. seismogram