Karakteristik Gelombang P dan Gelombang S

Karakteristik Gelombang P dan Gelombang S

Studi Kasus Medium Solid dan Fluid

Abstrak

Gelombang seismik merupakan gelombang yang merambat melalui bumi.Perambatan gelombang ini bergantung pada sifat elastisitas batuan.Gelombang seismik termasuk dalam gelombang elastik karena medium yang dilalui yaitu bumi bersifat elastik.Oleh karena itu sifat penjalaran gelombang seismik bergantung pada elastisitas batuan yang dilewatinya.Gelombang seismik ada yang merambat melalui interior bumi disebut sebagai body wave, dan ada juga yang merambat melalui permukaan bumi yang disebut surface wave. Masing masing jenis gelombang tersebut memiliki karakteristik yang berbeda - beda. salah satu yang menjadi pembahasan dalam penelitian ini adlaah sifat gelombang P dan Gelombang S jika dilewatkan pada medium solid dan fluid. Gelombang P merupakan gelombang kompresi yang bisa menjalara pada medium padat maupun cair.sedangkan gelombang S, memiliki karakteristik bisa menjalar pada medium padat namun tidak bisa menjalar pada medium fluid. hal ini sesuai dengan sifat asal gelombang S, yakni berupa gelombang tranversal yang tegak lurus terhadap arah rambat. atau bisa diakatakan sama halnya dengan puntiran.

Katakunci:Gelombang Seismik, Gelombang P, Gelombang S, Medium

                                                                                                                

1. PENDAHULUAN

   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. Gelombang seismik merupakan gelombang mekanis yang muncul akibat adanya gempa bumi.Sedangkan gelombang secara umum adalah fenomena perambatan gangguan (usikan) dalam medium sekitarnya. 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 sabagai gelombang akustik.
    Gelombang seismik disebut juga gelombang elastik karena osilasi partikel-partikel medium terjadi akibat interaksi antara gangguan (gradien stress) melawangaya-gaya elastik. Dari interaksi ini dapat muncul gelombang longitudinal,gelombang transversal dan kombinasi antara keduanya. Apabila medium hanya memunculkan gelombang longitudinal saja (misalnya di air atau di dalam fluida)maka dalam kondisi ini gelombang seismik sering dianggap sebagi gelombang akustik (Agus Eko, 2010).

2. DASAR TEORI

2.1 Mekanisme Penjalaran Gelombang Seismik.

Mekanisme penjalaran gelombang seismik didasarkan pada hukum Snellius, Prinsip  Huygens dan Prinsip Fermat. Penjelasan dari hukum Snellius, Prinsip Huygens dan Prinsip Fermat dijelaskan sebagai berikut :

a.       Hukum Snellius

Ketika gelombang seismik melalui lapisan batuan dengan impedansi akustik yang  berbeda dari lapisan batuan yang dilalui sebelumnya, maka gelombang akan terbagi. Gelombang tersebut sebagian terefleksikan kembali ke permukaan dan sebagian diteruskan merambat dibawah permukaan. Penjalaran gelombang seismik mengikuti Hukum Snellius yang dikembangkan dari Prinsip Huygens, menyatakan bahwa sudut pantul dan sudut bias merupakan fungsi dari sudut datang dan kecepatan gelombang. Gelombang P yang datang akan mengenai permukaan bidang batas antara dua medium berbeda akan menimbulkangelombang refraksi dan refleksi (Hutabarat, 2009). 

Gambar 1 Pemantulan dan Pembiasan Gelombang

Hukum Snellius dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

Sebagian energi gelombang akan dipantulkan sebagai gelombang P dan gelombang S, dan sebagian lagi akan diteruskan sebagai gelombang P dan gelombang S (Hutabarat, 2009).

b.      Prinsip Huygens
Prinsip Huygens menyatakan bahwa setiap titik pada muka gelombang merupakan sumber bagi gelombang baru.Posisi dari muka gelombang dalam dapat seketika ditemukan dengan membentuk garis singgung permukaan untuk semua wavelet sekunder. Prinsip Huygens mengungkapkan sebuah mekanisme dimana sebuah pulsa seismik akan kehilangan energi seiring dengan bertambahnya kedalaman (Asparini, 2011).

Gambar 2. Prinsip Huygens

c.       Prinsip Fermat

Gelombang menjalar dari satu titik ke titik lain melalui jalan tersingkat waktu penjalarannya. Dengan demikian jika gelombang melewati sebuah medium yang memiliki variasi kecepatan gelombang seismik, maka gelombang tersebut akan cenderung melalui zona-zona kecepatan tinggi dan menghindari zona-zona kecepatan rendah (Jamady, 2011).

2. PEMBAHASAN

2.1 Gelompang P

Gelombang P disebut dengan gelombang kompresi/gelombang longitudinal.Gelombang ini memiliki kecepatan rambat paling besar dibandingkan dengan gelombang seismik yang lain, dapat merambat melalui medium padat, cair dan gas. Persamaan dari kecepatan gelombang P adalah sebagai berikut :

Dengan :

l     : Konstanta Lame

m   : Rigiditas

r     : densitas

Penjalaran gelombang P

            Gelombang P memiliki keceaptan gelombang 1,4 hingga 6,4 km/s. Gelombang P akan menjalar lebih cepat pada medium padat, dan akan meningkat kecepatan rambatnya pada zona yang memiliki densitas lebih besar. Gelombang P sesuai dengan sifatnya, yakni longitudinal maka apabila dilewatkan pada medium fluid, gelombang ini tetap masih akan bisa menjalar dengan baik. Hal ini diakarenakan medium fluid bisa berearksi dengan kompresi.

            Dari perbedaan inilah, gelombang P identik untuk mendeteksi material yang dilaluinya.Hal ini dapat terbaca dari cepat rambat gelombang pada masing masing medium yang dilewati.

2.1 Gelombang S

Gelombang S disebut juga gelombang shearatau  gelombang transversal. Gelombang inimemiliki cepat rambat yang lebih lambat bila dibandingkan dengan gelombang P dan hanya dapat merambat pada medium padat saja.Gelombang S tegak lurus terhadap arah rambatnya. Persamaan dari kecepatan Gelombang S(V_s)  adalah sebagai berikut :

Persamaan gelombang S

Penjalaran Gelombang S

            Ilustrasi gambar 2 menunjukkan bahwa Gelombang S menjalar berupa pergerakan yang tranversal dan tegak lurus terhadap arahnya.Hal ini menuntut medium yang dilewatinya mbersifat plastis (dapat dipuntir).Atas dasar konsep inilah, maka gelombang S hanya dapat merambant pada medium padat, dan tidak bisa merambat pada medium fluid.Hal ini dikarenakan medium fluid tidak bisa dieberi sebuah puntiran.

KESIMPULAN

[1]. Gelombang P merambat lebih cepat daripada gelombang S

[2]. Gelombang P dapat dengan baik merambat pada medium padat maupun Fluid, sedangkan gelombang S hanya dapat menjalar pada medium Padat.

DAFTAR PUSTAKA

Asparini, Dewi. 2011. Penerapan Metode Stacking dalam Pemrosesan Sinyal Seismik Laut di Perairan Barat Aceh.Bogor. IPB.

Elnashai, S.A, Sarno. 2008. Fundamental of Earthquake Engoneering.Wiley. Hongkong