재미로 읽다가 100점 맞는 색다른 물리학(상·하편 세트)(전2권)

"이렇게 재미있는 물리는 처음이야"

읽다 보면 개념이 잡히고 지식이 쌓이는
흥미진진한 물리 이야기

거리를 가늠할 수 없는 우주 저 멀리에 있는 별들과 손에 잡힐 듯 날아가는 새들은 똑같은 인력에 끌어 당겨진다. 바다 위에 떠 있는 배와 우리가 발을 딛고 서 있는 땅은 똑같은 관성으로 운동한다. 인류는 물리학을 통해 세상을 이해하면서 강해졌다. 연료 에너지를 실린더에서 방출시켜 끊임없는 교통 흐름을 만들었고 뒤얽힌 음영을 스크린 위에 겹쳐 아름다운 세상을 재현해냈다.

세상 만물은 언제나 통일된 법칙에 따라 저마다의 운동을 한다. 이러한 법칙을 향한 무한한 호기심과 탐

구 속에서 물리학은 탄생했다. 고전역학에서 20세기 초 물리학 혁명에 이르기까지 인간 이성의 탑은 와르르 무너졌다가 다시 세워지기를 반복하면서 물리학은 더 깊은 시공간 속으로 인류를 이끌어 이성적 사고에 날개를 달았다.

물리로 세상 만물을 이해할 수 있다고 하지만, 교과서에서 배우는 물리는 어렵고 지루하기만 하다. 이 책은 청소년들이 살면서 한 번쯤 궁금증을 가졌을 법한 질문들에 답을 들려주면서 물리의 기본 개념과 법칙을 알기 쉽게 설명한다. 나아가 자연에 대한 호기심을 충족시키고, 과학적인 사유의 힘을 길러 소중한 사랑을 배울 수 있게 해준다. 영재교육센터 물리 연구반 책임자이자 우수 교사인 저자는 갖가지 그림과 표로 이해를 돕고 지식 카드, 선생님의 한마디, 상상력을 펼쳐 봐 등의 코너로 청소년들의 눈높이에 맞춰 기본 개념을 잡아 준다. 읽다 보면 지식과 교양이 늘어나고 시험에서 100점 맞는 물리의 세계로 즐겁게 떠나 보자.

이미 4차 산업혁명이 시작됐다고들 이야기한다. 이제는 과학에 관한 기초 지식이 없는 이들은 경쟁에서 뒤처질 수밖에 없는 미래가 다가온다. 청소년이 과학을 부담으로만 느껴서 과포자(과학 포기자)가 되지 않도록 『재미로 읽다가 100점 맞는 물리』를 선물해 보면 어떨까?

한 번 잡으면 손에서 놓을 수 없는
호기심 가득, 신기하고 색다른 물리 책

물리학은 물질 운동의 가장 일반적인 규칙과 물질의 기본 구조를 연구하는 학문이다. 사과는 왜 땅으로 떨어지는지, 달은 왜 지구로 떨어져 내리지 않는지부터 내 몸을 이루고 있는 세포는 어떻게 구성되어 있는지까지, 온 세상 만물이 생겨나고 움직이는 이유와 원리를 탐구한다. 그래서 고학년으로 올라갈수록 상당히 난해한 이론과 수학이 필요해지기도 한다. 이런 이유로 물리라는 과목은 처음부터 기초를 쌓듯이 체계적으로 접근하지 않으면 한없이 어렵게 느껴질 수도 있다.

이 책은 청소년의 호기심을 자연스럽게 물리라는 학문으로 연결시키면서도 체계적인 목차로 구성되어 있다. 상편 1장에서 3장까지는 심도 있는 물리학 공부를 위한 기초 개념을 잡을 수 있도록 도와준다. 1장에서는 물체의 기본적인 운동 규칙을 알아본다. 물체의 운동은 공간, 시간에 관한 기준 틀 없이는 설명할 수 없기 때문이다. 2장에서는 물리학 전체를 관통하는 중요한 축인 힘과 운동의 관계를 설명한다. 이를 바탕으로 중등 교육과정에서 배우는 뉴턴의 운동법칙까지 완전히 이해시킨다. 3장에서는 물리학의 핵심 개념인 에너지에 대해 알아본다. 에너지는 중고등 과정 물리의 주요 내용으로, 대부분의 물리 문제를 분석하고 해결하는 바탕이 된다.

이 책은 단순히 물리에만 국한된 책이 아니다. 옛 성현들의 고사성어에 담겨 있는 물리에 관한 깨달음을 전해주고 위대한 과학자와 관련된 흥미진진한 에피소드를 소개한다. 또 유명한 화가의 그림이나 흥미진진한 SF 영화 속에 숨어 있는 물리학 지식을 알려준다. 물리학을 위한 교과서인 동시에 종합적인 인문서로서 독자가 과학에 대한 인식의 틀을 넓일 수 있도록 도와준다.

하편에서는 인류가 정립한 물리학 원칙들이 우주의 신비를 탐구하는 데서부터 우리 실생활에 어떻게 적용되는지까지, 좀 더 심화된 내용으로 들어간다. 1장에서는 전기와 자기에 관한 현상과 법칙을 알아본다.
2장에서는 소리와 색깔의 신비로운 세계를 경험한다. 도플러 효과와 빛의 분산, 반사, 굴절, 간섭과 적외

선, 자외선, X선 등에 대해서도 설명한다. 3장에서는 이미 완성됐다고 생각했던 고전 물리학의 틀을 뒤흔든 두 '먹구름'에 대해 알아본다. 하나는 빛이 매개되는 가상 물질인 에테르의 존재를 부정하는 마이켈슨 몰리(Michelson-Morley experiment)의 실험이다. 두 번째는 흑체 복사 실험의 결론과 고전 전자기 이론의 모순이다. 이로 인해 물리학이 또다시 엄청난 위기에 빠지고 또 물리학자들이 이 두 먹구름을 어떻게 해결했는지에 관한 이야기가 흥미진진하게 펼쳐진다.

〈상편〉

01 운동

. 거북이가 빠른 이유 -속도, 넌 누구니?
. 지구에 앉아 하루에 8만 리를 가고 하늘을 떠돌며 멀리 수많은 은하를 보네 -좌표

. 마이크로세기는 얼마나 길까? -물리량과 그 배수 표시
. 우주의 허리둘레를 어떻게 설명하지? -길이의 기준과 측량
. 속도에 날개가 달렸나 봐! -가속도
. 번지점프하기 전에 낙하 시간을 어떻게 예측할까? -자유낙하운동
. 운동 문제를 분석하는 도구 -도표
. 45°로 던져야 가장 멀리 나갈까? -포물선 운동 알아보기
. 추시계의 원리 -단진동의 응용

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02 힘과 뉴턴의 운동법칙

. 오뚝이의 비밀 -중력, 중심과 평형 상태
. 변한 정도는 비슷한데 아픔의 정도가 달라 -압력의 규칙
. 만약 세상에 마찰력이 없다면 -마찰의 종류와 규칙
. 우정의 배가 뒤집혔을 때 수면은 어떻게 변할까? -아르키메데스
. 액션영화 속 물리학 -관성과 뉴턴의 제1법칙
. 도로 속도제한에 대해 알아보자 -뉴턴의 제2법칙
. 두 노를 젓자 -뉴턴의 제3법칙
. 기차 곡선 주행과 솜사탕 -생활 속 원운동
. 우주의 입법자 -케플러의 3대 법칙
. 사과와 달의 통일성 -만유인력의 법칙
. 지구 주위를 도는 데 동력이 필요할까? -위성에 관해

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03 일, 에너지와 운동량

. 유용한 단순 기계 -일의 원리
. 아주 중요한 개념 -에너지
. 총알이 나무토막을 꿰뚫는 원리 -운동에너지와 운동에너지 정리
. 판상주환과 검발노장 -고사성어에서 배우는 에너지 지식
. 영구기관 제작이 불가능한 이유 -에너지 보존의 법칙
. 완충 현상 속 물리학 원리 -운동량 정리와 그 응용
. 멈추지 않는 뉴턴의 진자 -운동량 보존의 법칙
. 주콥스키 회전의자와 헬리콥터 -각운동량 보존의 법칙
. 대칭과 조화 -현대 물리학의 기본적인 보존 3법칙

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04 열현상

. 지구에서 가장 추운 곳은 얼마나 추울까? -온도
. 물 1g을 세는 데 걸리는 시간 -분자운동론
. 고드름에서 피어오르는 김과 끓는 물에서 피어오르는 김은 같을까? -물리 상태 변화
. 열현상의 본질과 규칙 -열역학 법칙
. 화염산은 왜 그렇게 뜨거울까? -비열
. 자동차 엔진의 작동 원리 -내연기관 알아보기

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〈하편〉

01 전기와 자기

. '돈모철개'로 운 떼기-정전기 현상과 전하
. 전하 간 상호 작용 법칙-쿨롱의 법칙
. 전서구 안에 내비게이션이 내장돼있는 이유-자기장
. 추상적 전자기장을 직관적으로 설명하는 방법-전기력선과 자기력선
. 유조차는 왜 긴 쇠사슬을 끌면서 갈까?-정전 현상의 응용과 예방
. 회로 연구의 기본 물리량-전류, 전압, 저항
. 회로에서의 중요 법칙-옴의 법칙과 줄의 법칙
. 외르스테드 실험과 전류의 자기 효과-전기와 자기의 연관성(1)
. 전자력과 로렌츠 힘-자기장 중의 작용력
. 어떻게 자기에서 전기를 생성할까?-전기와 자기의 연관성(2)
. 렌츠의 법칙과 패러데이 전자기 유도 법칙-전자기 유도 법칙
. 와전류, 전자기 구동과 전자기 감쇠-전자기 유도의 응용
. 왼손은 이렇게, 오른손은 이렇게-전자기장의 3대 법칙
. 전기 불빛이 사방을 비추고 자력이 솟구친다-과학기술 분야에서의 전자기장의 응용
. 전력망이 '고압송전'을 하는 이유-교류전류와 변압기
. 다양한 통신-무선전파 주파수들

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02 소리와 빛

. 한밤 종소리, 나그네 배까지 들려오네!-음파
. 데시벨-소리의 3요소
. 들을 수 없는 소리-초음파와 초저주파
. 자동차 속도 측정의 원리-도플러 효과

. 오색찬란한 세상-빛과 물체의 색깔
. 요술거울과 만화경-빛의 반사
. 환상적인 기상 현상은 언제 나타날까?-빛의 굴절과 전반사
. 비눗방울은 왜 알록달록할까?-빛의 간섭
. 3D 영화의 비밀-빛의 편광
. 보이지 않는 빛-적외선, 자외선, X선

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03 근대 물리

. 양자혁명-파동과 입자는 하나
. 모래 한 알이 곧 세상-원자 구조와 원자핵

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천아이펑 (陳愛峰)
베이징시 제8중학 영재교육센터 물리 연구반 책임자이자 베이징시 시청구(西城區) 학과목 리더 겸 우수
교사다. 20여 년 넘게 후학 양성에 헌신해 왔고 여러 편의 논문과 실험교구로 전국 1등 상, 베이징시 1등 상을 받은 바 있으며 수백 명의 제자를 베이징대학, 칭화대학에 진학시켰다. 물리와 삶을 사랑하고 과학의 대중화를 위해 앞장서고 있다.
물리학은 이성적 사고에 날개를 달아 주는 학문으로, 인류의 무한한 호기심과 탐구에 힘입어 탄생했다. 고전 역학에서 20세기 초 물리학 혁명에 이르기까지 물리학의 부침을 통해 인류는 더 깊이 시공의 세계를 이해하게 되었다. 이 책을 통해 사유의 힘, 그리고 자연에 대한 호기심과 애정을 느껴 보자. 지식을 탐구하는 여정이 얼마나 즐겁고 보람찬 일인지 알게 될 것이다.