Tugas Makalah Fisika : Gelombang Seismik ~ amateur randomly notes

TUGAS MAKALAH FISIKA

GELOMBANG SEISMIK

ANGGOTA KELOMPOK :

DIANA KARTINI PUTRI

INDRIA APRIYANTY

MUAROFAH

SITI SUNARSIH

WANTI

KELAS XII IPA 5

SMAN 4 KAB. TANGERANG

Kata Pengantar

Segala puji dan syukur yang tiada terhingga selalu kami panjatkan ke hadirat Allah SWT. Karena hanya atas berkat rahmat & karunia-Nya kami Kelompok 1 dapat menyelesaikan tugas makalah ini.

Tugas makalah ini disusun berdasarkan hasil pengumpulan data yang diambil dari beberapa situs dan buku yang berelevan dengan topik makalah ini yaitu Gelombang Seismik.

Semoga tugas makalah ini dapat diterima sebagai syarat mengikuti ujian semester ganjil. Namun, makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, kami dengan senang hati akan menerima segala kritik & saran yang membangun demi kesempurnaan makalah ini.

Sekian dari kami. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Teruslah berusaha meningkatkan ilmu pengetahuan dan tekhnologi dengan berfikir baik, logis, dan sistematis.

Bab I

Gelombang Seismik

A. Pengertian Gelombang

Gelombang dapat diartikan sebagai usikan atau gangguan yang merambat. Usikan merupakan salah satu bentuk energi. Jadi, gelombang merupakan fenomena perambatan energi.

B. Pengertian Gelombang Seismik

Gelombang seismik adalah rambatan energi yang disebabkan karena adanya gangguan di dalam kerak bumi, misalnya adanya patahan atau adanya ledakan. Energi ini akan merambat ke seluruh bagian bumi dan dapat terekam oleh seismometer. Efek yang ditimbulkan oleh adanya gelombang seismik adalah adanya gangguan alami seperti pergerakan lempeng (tektonik), bergeraknya patahan, aktivitas gunung api (vulkanik), dan sebagainya. Fenomena tersebut kita kenal sebagai fenomena gempa bumi. Ketika gempa bumi terjadi, maka gelombang akan diteruskan melalui materi disekelilingnya berupa rambatan getaran dalam bentuk gelombang.

C. Konsep Gelombang Seismik

Gangguan ini mula-mula terjadi secara lokal yang menyebabkan terjadinya osilasi (pergeseran) kedudukan partikel-partikel medium, osilasi tekanan maupun osilasi rapat massa. Karena gangguan merambat dari suatu tempat ke tempat lain, berarti ada transportasi energi.

Gelombang seismik disebut juga gelombang elastik karena osilasi partikel-partikel medium terjadi akibat interaksi antara gaya gangguan (gradien stress) malawan gaya-gaya elastik. Dari interaksi ini muncul gelombang longitudinal, gelombang transversal dan kombinasi diantara keduanya. Apabila medium hanya memunculkan gelombang longitudinal saja (misalnya di dalam fluida) maka dalam kondisi ini gelombang seismik sering dianggap sebagai gelombang akustik.

Dalam eksplorasi minyak dan gas bumi, seismik refleksi lebih lazim digunakan daripada seismik refraksi. Hal tersebut disebabkan karena siesmik refleksi mempunyai kelebihan dapat memberikan informasi yang lebih lengkap dan baik mengenai keadaan struktur bawah permukaan.

Penyelidikan seismik dilakukan dengan cara membuat getaran dari suatu sumber getar. Getaran tersebut akan merambat ke segala arah di bawah permukaan sebagai gelombang getar. Gelombang yang datang mengenai lapisan-lapisan batuan akan mengalami pemantulan, pembiasan, dan penyerapan. Respon batuan terhadap gelombang yang datang akan berbeda-beda tergantung sifat fisik batuan yang meliputi densitas, porositas, umur batuan, kepadatan, dan kedalama batuan. Galombang yang dipantulkan akan ditangkap oleh geophone di permukaan dan diteruskan ke instrument untuk direkam. Hasil rekaman akan mendapatkan penampang seismik.

D. Sumber Gelombang Seismik

Sumber gelombang seismik pada mulanya berasal dari gempa bumi alam yang dapat berupa gempa vulkanik maupun gempa tektonik, akan tetapi dalam seismik eksplorasi sumber gelombang yang digunakan adalah gelombang seismik buatan. Ada beberapa macam sumber gelombang seismik buatan seperti dinamit, benda jatuh, air gun, water gun, vaporchoc, sparker, maupun vibroseis. Sumber gelombang seismik buatan tersebut pada hakekatnya membangkitkan gangguan sesaat dan lokal yang disebut sebagai gradien tegangan (stress).

Gradien tegangan mengakibatkan terganggunya keseimbangan gaya-gaya di dalam medium sehingga terjadi pergeseran titik materi yang menyebabkan deformasi yang menjalar dari suatu titik ke titik lain. Deformasi ini dapat berupa pemampatan dan perenggangan partikel-partikel medium yang menyebabkan osilasi densitas/tekanan maupum pemutaran (rotasi) partikel-partikel medium. Apabila medium bersifat elastis sempurna maka setelah mengalami deformasi sesaat tadi medium kembali ke keadaan semula.

E. Tipe – Tipe Gelombang Seismik

Secara garis besar gelombang seismik dibagi menjadi 3 jenis yaitu:
1. Menurut cara bergetarnya
2. Menurut tempat menjalarnya
3. Menurut bentuk muka gelombang

a. Gelombang Seismik Menurut Cara Bergetarnya

Menurut cara bergetarnya gelombang seismik dibagi menjadi dua macam yaitu:

1. Gelombang Primer (longitudinal/compussional wave)

Gelombang primer dalah gelombang yang arah getarannya searah dengan arah bergetarnya gelombang tersebut. Gelombang ini mempunyai kecepatan rambat paling besar diantara gelombang seismik yang lain.

2. Gelombang Sekunder (transversal/shear wave)

Gelombang sekunder adalah gelombang yang raah getarannya tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang. Gelombang ini hanya dapat merambata pada material padat saja dan mempunyai kecepatan gelombang yan lebih kecil dibandingkan gelombang primer.

b. Gelombang Seismik Menurut Tempat Menjalarnya

Berdasarkan tempat menjalarnya, gelombang seismik dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu gelombang tubuh (body wave) yang menjalar masuk menembus medium dan gelombang permukaan (surface wave) dimana amplitudonya melemah bila semakin masuk ke dalam medium. Beberapa tipe gelombang permukaan yaitu:

1. Gelombang Rayleigh

Gelombang Rayleigh adalah gelombang yang merambat pada batas permukaan saja dan hanya dapat merambat pada media padat serta arah getarannya berlawanan arah dengan arah perambatannya.

2. Gelombang Love

Gelombang love adalah gelombang yang hanya merambat pada batas lapisan saja dan bergerak pada bidang yang horisontal saja.

3. Gelombang Tabung

Gelombang tabung merupakan gerak/aliran fluida di sepanjang sumur pengeboran. Gerakan fluida ini diakibatkan oleh getaran dinding sumur yang merambat dalam arah axial. Gelombang tabung mempunyai tiga proses yaitu pertama adalah kontraksi dinding sumur, kedua adalah merenggangnya dinding sumur, dan ketiga adalah aliran fluida di dalam lubang sumur.

c. Gelombang Seismik Menurut Bentuk Muka Gelombang

Muka gelombang adalah suatu bidang permukaan yang pada suatu saat tertentu membedakan medium yang telah terusik dengan medium yang belum terusik. Muka gelombang merupakan potret dari penjalaran usikan. Berdasarkan bentuk muka gelombang (wave front) , gelombang seismik dapat dibedakan atas empat macam yaitu:

1. Gelombang Bidang

Gelombang bidang/datar ditimbulkan oleh sumber terkomilasi. Gelombang bidang menjalar sepanjang satu arah tertentu dengan muka gelombang yan berupa bidang datar tegak lurus pada arah perambatan.

2. Gelombang Silinder

Gelombang silinder ditimbulkan oleh sumber usikan yang seragam dan terletak di sepanjang suatu garis lurus. Gelombang silinder menjalar ke semua arah tegak lurus pada garis sumbu dengan kecepatan yang sama.

3. Gelombang Bola

Gelombang bola/sferis ditimbulkan oleh sumber berupa titik (point source) yang menjalar ke segala arah menuju ke pusat bola atau menjauhi pusat bola dengan kecepatan yang sama.

4. Gelombang Kerucut

Gelombang kerucut ditimbulkan oleh adanya sumber yang bergerak. Dalam hal ini sumber bergerak lebih cepat dari pada sepat rambat gelombang itu sendiri dan muka gelombangnya berupa kerucut-kerucut bersumbu.

Bab II

Pengukuran Gelombang Seismik

A. Seismometer

Jika suatu gempa mengguncang lapisan kerak bumi, guncangan itu akan diteruskan oleh getaran yaitu gelombang seismik. Gelombang ini merambat ke segala arah dan berasal dari sumber gempa di bawah permukaan tanah. Dengan menggunakan alat pencatat gempa, yaitu seismograf atau seismometer, para ahli geologi dapat mengelompokkan tipe - tipe gelombang seismik.

Seismometer berasal dari bahasa Yunani yaitu seismos yang berarti gempa bumi dan metero yang berarti mengukur. Seismometer adalah alat atau sensor getaran, yang biasanya dipergunakan untuk mendeteksi gempa bumi atau getaran pada permukaan tanah. Hasil rekaman dari alat ini disebut Seismogram.

Prototip dari alat ini diperkenalkan pertama kali pada tahun 132 SM oleh matematikawan dari Dinasti Han yang bernama Chang Heng. Dengan alat ini orang pada masa tersebut bisa menentukan dari arah mana gempa bumi terjadi.

Dengan perkembangan teknologi dewasa ini maka kemampuan seismometer dapat ditingkatkan, sehingga bisa merekam getaran dalam jangkauan frekuensi yang cukup lebar. Alat seperti ini disebut seismometer broadband.

Seismometer atau Seismograf adalah sebuah perangkat yang mengukur dan mencatat gempa bumi. Pada prinsipnya, seismograf terdiri dari gantungan pemberat dan ujung lancip seperti pensil. Dengan begitu, dapat diketahui kekuatan dan arah gempa lewat gambaran gerakan bumi yang dicatat dalam bentuk seismogram.

B. Prinsip Kerja Seismometer

Seismograf memiliki instrumen sensitif yang dapat mendeteksi gelombang seismik yang dihasilkan oleh gempa bumi. Gelombang seismik yang terjadi selama gempa tergambar sebagai garis bergelombang pada seismogram. Seismologist mengukur garis-garis ini dan menghitung besaran gempa.

Dahulu, seismograf hanya dapat mendeteksi gerakan horizontal, tetapi saat ini seismograf sudah dapat merekam gerakan-gerakan vertikal dan lateral. Seismograf menggunakan dua gerakan mekanik dan elektromagnetik seismographer. Kedua jenis gerakan mekanikal tersebut dapat mendeteksi baik gerakan vertikal maupun gerakan horizontal tergantung daripendular yang digunakan apakah vertikal atau horizontal.

Seismograf modern menggunakan elektromagnetik seismographer untuk memindahkan volatilitas sistem kawat tarik ke suatu daerah magnetis. Peristiwa-peristiwa yang menimbulkan getaran kemudian dideteksi melalui spejlgalvanometer.

C. Hukum Fisika Gelombang Seismik

Gelombang seismik mempunyai kelakuan yang sama dengan kelakuan gelombang cahaya, sehingga hukum-hukum yang berlaku untuk gelombang cahaya berlaku juga untuk gelombang seismik. Hukum-hukum tersebut antara lain:

1. Huygens mengatakan bahwa gelombang menyebar dari sebuah titik sumber gelombang ke segala arah dengan bentuk bola.

2. Hukum snellius menyatakan bahwa bila suatu gelombang jatuh di atas bidang batas dua medium yang mempunyai perbedaan densitas, maka gelombang tersebut akan dibiaskan jika sudut datang gelombang lebih kecil atau sama dengan sudut kritisnya. Gelombang akan dipantulkan jika sudut datangnya lebih besar adri sudut kritisnya. Gelombang datang, gelombang bias, gelombang pantul terletak pada suatu bidang datar.

Bab III
Dampak Gelombang Seismik

A. Gempa Bumi

Gempa bumi adalah perisitiwa pelepasan energi dari terakumulasinya gaya akibat stress (tekanan) dalam bumi dalam bentuk gelombang seismik. Pusat gempa bumi, merupakan titik (tepatnya area karena merupakan luasan) di dalam bumi di mana gempa terjadi disebut hiposenter dan titik di permukaan bumi tepat di atas hiposenter disebut episenter.

Karena perambatan gelombang gempa merupakan gelombang seismik maka alat untuk merekamnya disebut seismograf dan hasil rekaman disebut seismogram. Dari rekaman tersebut maka dapat disimpulkan penyebab terjadinya, lokasi asalnya, kekuatannya, jenisnya serta sifat-sifatnya. Bahkan dari gelombang gempa tersebut dapat diketahui struktur bagian bumi.

Intensitas atau kekuatan gempa bumi didasarkan pada amplitudo gelombang seismik yang terekam pada seismogram dan dinyatakan dalam skala richter (SR). Gempa bumi yang merusak biasanya mempunyai kekuatan (magnitudo) lebih dari 6 SR, walau sebenarnya ditentukan pula oleh kedalaman hiposenternya.

Berdasarkan proses terjadinya, gempa bumi di bagi menjadi :
- Gempa pendahuluan, amplitudo kecil dan terjadi sebelum gempa utama.
- Gempa utama, amplitudonya besar sehingga dapat dirasakan oleh manusia.
- Gempa susulan, terjadinya setelah gempa utama, lemah tetapi terjadi berulang.

Berdasarkan kedalaman hiposenter, gempa bumi dibagi menjadi :
- Gempa dalam, kedalam hiposenter lebih dari 300 km yang dapat mencapai permukaan

tetapi amplitudonya menjadi kecil sehingga intensitasnya melemah.
- Gempa sedang, hiposenter antara 60 – 300 km. Pada umumnya jarang menimbulkan

kerusakan di permukaan bumi.
- Gempa dangkal, hiposenter kurang dari 60 km. Pada umumnya menimbulkan kerusakan

di permukaan bumi karena amplitudo yang mencapai permukaan besar sehingga

intensitasnya masih kuat.

ilustrasi gempa bumi

A. Tsunami

Tsunami berasal dari bahasa Jepang yaitu tsu yang berarti pelabuhan dan nami yang berarti gelombang. Secara harafiah berarti "ombak besar di pelabuhan". Tsunami adalah perpindahan badan air yang disebabkan oleh perubahan permukaan laut secara vertikal dengan tiba-tiba. Perubahan permukaan laut tersebut bisa disebabkan oleh gempa bumi yang berpusat di bawah laut, letusan gunung berapi bawah laut, longsor bawah laut, atau atau hantaman meteor di laut. Gelombang tsunami dapat merambat ke segala arah. Tenaga yang dikandung dalam gelombang tsunami adalah tetap terhadap fungsi ketinggian dan kelajuannya. Di laut dalam, gelombang tsunami dapat merambat dengan kecepatan 500-1000 km per jam. Setara dengan kecepatan pesawat terbang. Ketinggian gelombang di laut dalam hanya sekitar 1 meter. Dengan demikian, laju gelombang tidak terasa oleh kapal yang sedang berada di tengah laut. Ketika mendekati pantai, kecepatan gelombang tsunami menurun hingga sekitar 30 km per jam, namun ketinggiannya sudah meningkat hingga mencapai puluhan meter. Hantaman gelombang Tsunami bisa masuk hingga puluhan kilometer dari bibir pantai.

Dampak negatif yang diakibatkan tsunami adalah merusak apa saja yang dilaluinya. Bangunan, tumbuh-tumbuhan, dan mengakibatkan korban jiwa manusia serta menyebabkan genangan, pencemaran air asin, lahan pertanian, tanah, dan air bersih. Kerusakan dan korban jiwa yang terjadi karena tsunami bisa diakibatkan karena hantaman air maupun material yang terbawa oleh aliran gelombang tsunami.

Tsunami dapat terjadi jika terjadi gangguan yang menyebabkan perpindahan sejumlah besar air, seperti letusan gunung api, gempa bumi,longsor maupun meteor yang jatuh ke bumi. Namun, 90% tsunami adalah akibat gempa bumi bawah laut. Dalam rekaman sejarah beberapa tsunami diakibatkan oleh gunung meletus, misalnya ketika meletusnya Gunung Krakatau.

Gerakan vertikal pada kerak bumi, dapat mengakibatkan dasar laut naik atau turun secara tiba-tiba, yang mengakibatkan gangguan keseimbangan air yang berada di atasnya. Hal ini mengakibatkan terjadinya aliran energi air laut, yang ketika sampai di pantai menjadi gelombang besar yang mengakibatkan terjadinya tsunami.

Kecepatan gelombang tsunami tergantung pada kedalaman laut di mana gelombang terjadi, dimana kecepatannya bisa mencapai ratusan kilometer per jam. Bila tsunami mencapai pantai, kecepatannya akan menjadi kurang lebih 50 km/jam dan energinya sangat merusak daerah pantai yang dilaluinya. Di tengah laut tinggi gelombang tsunami hanya beberapa cm hingga beberapa meter, namun saat mencapai pantai tinggi gelombangnya bisa mencapai puluhan meter karena terjadi penumpukan masa air. Saat mencapai pantai tsunami akan merayap masuk daratan jauh dari garis pantai dengan jangkauan mencapai beberapa ratus meter bahkan bisa beberapa kilometer.

Gerakan vertikal ini dapat terjadi pada patahan bumi atau sesar. Gempa bumi juga banyak terjadi di daerah subduksi, dimana lempeng samudera menelusup ke bawah lempeng benua.

Tanah longsor yang terjadi di dasar laut serta runtuhan gunung api juga dapat mengakibatkan gangguan air laut yang dapat menghasilkan tsunami. Gempa yang menyebabkan gerakan tegak lurus lapisan bumi. Akibatnya, dasar laut naik-turun secara tiba-tiba sehingga keseimbangan air laut yang berada di atasnya terganggu. Demikian pula halnya dengan benda kosmis atau meteor yang jatuh dari atas. Jika ukuran meteor atau longsor ini cukup besar, dapat terjadi megatsunami yang tingginya mencapai ratusan meter.

GGempa yang menyebabkan tsunami :

§ Gempa bumi yang berpusat di tengah laut dan dangkal (0 - 30 km)

§ Gempa bumi dengan kekuatan sekurang-kurangnya 6,5 Skala Richter

§ Gempa bumi dengan pola sesar naik atau sesar turun

ilustrasi terjadinya Tsunami

Bab IV
Penutup

A. Kesimpulan

ä Efek yang ditimbulkan oleh adanya gelombang seismik adalah adanya gangguan alami seperti pergerakan lempeng (tektonik), bergeraknya patahan, aktivitas gunung api (vulkanik), dan sebagainya. Fenomena tersebut kita kenal sebagai fenomena gempa bumi. Ketika gempa bumi terjadi, maka gelombang akan diteruskan melalui materi disekelilingnya berupa rambatan getaran dalam bentuk gelombang.

ä Gempa bumi adalah getaran atau guncangan yang terjadi di permukaan bumi akibat pelepasan energi dari dalam secara tiba-tiba yang menciptakan gelombang seismik. Gempa bumi biasa disebabkan oleh pergerakan kerak bumi (lempeng bumi). Frekuensi suatu wilayah, mengacu pada jenis dan ukuran gempa bumi yang di alami selama periode waktu.

Tsunami adalah perpindahan badan air yang disebabkan oleh perubahan permukaan laut secara vertikal dengan tiba-tiba. Salah satu penyebab perubahan permukaan laut tersebut adalah gempa bumi yang berpusat di bawah laut.

Daftar Pustaka

Munadi, Suprajitno.2000.Aspek Fisis Seismologi Eksplorasi.Depok:UI.

Purwoko & Fendi.2010.Fisika 3 SMA Kelas XII.Jakarta:Yudhistira.

Tjasono Hk, Bayong.2003.Geosains.Bandung:ITB.

Pages

Monday, January 21, 2013