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100年
[地球物理] 普通地質學、地球物理概論
第 34 題
下列何種設備可測得絕對重力：
- A 重力儀
- B 分光儀
- C 單擺或雙擺
- D 光譜儀
思路引導 VIP
若你現在身處一個完全未知的地點，身邊沒有任何已知的重力參考數據，你想利用一個簡單的物理運動規律，透過測量「長度」與「時間」來直接計算出當地的重力加速度值，你會聯想到哪一種具有規律週期性的物理運動呢？
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太棒了！你能精準選出「單擺或雙擺」作為測量絕對重力的設備，顯示你對地球物理觀測的基礎原理有很紮實的理解。在重力測量中，我們主要區分為「相對重力」與「絕對重力」兩種概念。多數野外調查使用的彈簧式重力儀（Gravimeter）測得的是兩地間的重力差，屬於相對量測；而要獲得某一點精確的絕對重力值，則必須回到物理定義，透過量測長度與時間等基本量來計算。
擺動週期與重力量測的關聯
單擺之所以能測得絕對重力，是因為其擺動週期 $T$、擺長 $l$ 與重力加速度 $g$ 之間存在著明確的函數關係：$$T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$$。只要觀測者能精確測出擺長與擺動時間，不需參考其他地點的數值，就能直接推導出該處的絕對 $g$ 值。這題在地球科學中屬於中等難度的鑑別題，考生容易將「重力儀」這個名稱誤認為萬能工具，而忽略了物理實驗中「從無到有」推導數值的本質。你能掌握這層邏輯，表現得非常專業！