물리 화학 사전(법칙, 원리, 공식을 쉽게 정리한)(그린북 과학 사전 시리즈)(반양장)

과학을 알아야 미래를 알 수 있다



현대의 과학 기술은 19~20세기에 다져진 과학의 기초 연구가 다양한 분야에서 화려하게 꽃을 피우고 있다. 로봇이 춤을 추고 피아노를 치며, 3d 프린트로 집을 짓고, 자율로 주행을 하는 자동차가 생산되고 있다. 그 성과는 일일이 열거하자면 끝도 없으며, 우리의 일상생활, 경제 활동과 깊은 관련이 있기 때문에 대중 매체에서도 폭넓게 다루고 있다.

이러한 시대를 살면서 지식과 정보에 소외되지 않으려면 어느 정도의 과학 지식을 갖출 필요가 있다. 과학이 선택이 아니라 필수가 된 것이다. 우리가 사용하는 물건들이 어떻게 만들어졌고, 우리 몸에 어떠한 영향을 미치는지, 그리고 우리 사회에 어떠한 파급 효과를 줄 것인지, 과학을 기반으로 한 큰 틀을 읽을 줄 아는 능력이 점점 더 요구되는 것이다. 따라서 현대 과학의 기반이 된 19~20세기의 과학, 즉 고등학교에서 배우는 과학이 강조되고 있다.

이 책은 이러한 과학의 기초를 '법칙ㆍ원리ㆍ공식'이라는 관점에서 개념을 설명한 책이다. 용어를 해설하는 데 지나지 않는 수박 겉핥기식 내용이 아니라, 다각적인 면에서 반복해서 설명하고 있다. 그 법칙과 원칙이 어떤 곳에서 쓰이는지도 소개하여 더욱 구체적으로 이해할 수 있도록 하였다. 이 책을 통해 과학의 기초 지식을 탄탄히 다듬어 하루가 멀다 하고 빠르게 발전하는 과학 기술에 뒤처지지 않기를 바란다.



● 이 책의 특징



고등학교 물리ㆍ화학의 기본 개념들을 한 권으로 만나다



오늘날 과학사적으로 유명한 법칙ㆍ원리ㆍ공식을 이해하는 것은 이공계와 인문계를 불문하고 매우 중요하다. 현대 과학을 이해하기 위해서도 20세기 초까지 발견된 과학의 뛰어난 지혜가 반드시 필요하다. 그 기반이 되는 내용들은 대부분 고등학교 과학 시간에 배우는 내용이다. 이 책에는 고등학교 과학 시간에 배우는 물리와 화학의 법칙ㆍ원리ㆍ공식을 정리하여 한 권에 담았고, 각각의 개념이 실제 적용되는 예문을 더해 주었다. 이 책을 사전처럼 필요할 때마다 들여다보기를 습관화하다 보면, 현대 과학을 이해하는 나침반이 되어 줄 것이다.



생활 속에서 과학의 법칙을 발견하다



사전이라고는 해도 기존에 생각하는 딱딱한 형식의 사전에서 탈피해 쉽고 재미있게 학습할 수 있도록 구성하였다. 특히 과학 시간에 배우는 물리와 화학이 우리의 일상에 어떻게 적용되는지 재미있는 그림과 함께 설명하여 이해를 도왔다. 가위나 스테이플러, 자전거가 어떤 힘으로 움직이는지부터 로켓이나 요트가 어떤 원리로 작용하는지 등, 주변에서 흔하게 볼 수 있는 요소들로 친근하게 접근해 과학의 원리를 쉽게 이해할 수 있다.



실전 문제와 칼럼을 통해 한 층 더 깊이 있게 탐구하다



법칙, 원리, 공식의 개념 설명에 그치지 않고 다양한 내용의 실전 문제를 통해 개념을 더욱 깊이 있게 이해할 수 있도록 구성했다. 또한 단원의 말미에는 '가전제품으로 배우는 전기와 전지' 등과 같이 흥미를 끌 수 있는 주제들을 선별하여 칼럼 형식으로 내용을 구성하였다. 이러한 내용을 기반으로 이 책에 나오는 과학의 기본 개념부터 심화 학습까지 단계별로 학습하다 보면 어느샌가 현대 과학의 원리와 구조가 보이게 되고 과학 기술의 미래를 내다보는 힘을 갖게 될 것이다.

머리말 현대는 과학이 재미있는 시대다! 004

들어가며 물리ㆍ화학의 이해는 '법칙ㆍ원리ㆍ공식'에서 시작한다 010



제1장 초ㆍ중학교에서 배운 기본 법칙

01 지레의 원리 016

02 마찰 법칙 020

03 작용 반작용 법칙 024

04 힘의 평형 법칙 028

05 도르래의 원리 032

06 파스칼의 원리 036

07 일의 원리 040

08 아르키메데스의 원리 044

09 훅 법칙 048

10 진자 법칙 052

11 관성 법칙 056

12 낙하 법칙 060

【COLUMN】 파스칼의 원리를 체험해 보자 064

13 케플러 법칙 066



제2장 물체의 움직임을 통해 이해하는 물리

14 만유인력 법칙 070

15 강체에 작용하는 힘의 평형 법칙 074

16 뉴턴 운동 제2법칙 078

17 운동량 보존 법칙 084

18 각운동량 보존 법칙 088

19 역학적 에너지 보존 법칙 092

20 갈릴레이의 상대성 원리 096

21 코리올리 법칙 100

22 베르누이 정리 104

23 도플러 효과 110

24 파동의 중첩 원리 116

25 하위헌스 원리와 반사 법칙 120

26 굴절 법칙 124

【COLUMN】 등가속도 운동 공식을 증명해 보자 130



제3장 '전기'를 이해하면 기술의 기본이 보인다

27 쿨롱 법칙 132

28 옴 법칙 136

29 근접 작용의 원리 140

30 장의 중첩 원리 144

31 가우스 법칙 148

32 앙페르 법칙 152

33 패러데이 전자기 유도 법칙 156

34 렌츠 법칙 160

35 맥스웰 방정식 164

36 플레밍 법칙 168

37 로런츠 힘 172

38 줄 법칙 176

【COLUMN】 가전제품으로 배우는 전기와 자기 180



제4장 기체, 액체, 고체의 모습을 탐구하는 법칙

39 질량 보존 법칙 182

40 일정 성분비 법칙과 배수 비례 법칙 186

41 아보가드로 법칙 190

42 보일 법칙과 샤를 법칙 194

43 보일-샤를 법칙 198

44 이상 기체 상태 방정식 202

45 헨리 법칙 206

46 반트호프 삼투압 법칙 210

47 화학 평형 법칙 214

48 라울 법칙과 끓는점 오름 218

49 열역학 제1법칙 222

50 열역학 제2법칙 226



제5장 화학 반응을 이해하면 화학이 좋아진다

51 원소 주기율 232

52 볼타 계열 236

53 패러데이의 전기 분해 법칙 240

54 헤스 법칙 244

55 pH의 계산 원리 248

56 르 샤틀리에 평형 이동 원리 254

【COLUMN】 몰 농도 262



제6장 양자의 세계에서 상대성 이론까지

57 퀴리-바이스 법칙 260

58 아인슈타인 광양자설 264

59 초전도와 BCS 이론 268

60 슈뢰딩거 방정식ㆍ불확정성 원리 272

61 파울리 배타 원리 276

62 훈트 규칙 280

63 광속도 불변의 법칙 284

64 특수 상대성 이론 288

65 로런츠 수축과 시간 지연 292

66 질량 증가 공식 298

67 아인슈타인의 공식 E=mc2 302

68 일반 상대성 이론 306

69 헤르츠스프룽-러셀도 310

70 허블 법칙 314



찾아보기 322

와쿠이 사다미 저자 와쿠이 사다미는 1952년 도쿄에서 태어났다. 도쿄대학교 이학계 연구과 석사과정을 수료하고 후지쓰에 입사했다. 그 후 가나가와 현립 고등학교에서 학생들을 가르치다가 과학 논픽션 작가로 독립해 지금은 책을 쓰며 잡지에 과학 관련 기사를 연재하고 있다. 어려운 과학 개념을 이해하기 쉽고 친절하게 설명하는 것으로 정평이 나 있다. 국내에 소개된 저서로는 《그림으로 설명하는 개념 쏙쏙 통계학》(공저, 2016), 《과학 잡학사전》(공저, 2013), 《문구의 과학》(공저, 2017) 등이 있고, 그 밖의 주요 저서로는 《도해 베이스 통계 '완전' 입문》, 《Excel로 배우는 통계 해석》 등이 있다.