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물리 첫 걸음, 이 책으로 시작해 보세요!

물리 법칙을 이해하는 일상생활 속 즐거운 상상 이야기 『청소년을 위한 물리학』. 지레로 지구를 들어 올리겠다던 아르키메데스부터 엘리베이터를 타고 지구를 관통하는 터널을 상상한 아이슈타인까지 신기하고 흥미진진한 물리의 세계가 펼쳐집니다. 아이들의 흥미를 높여줄 갖가지 물리 현상을 제시하며, 왜 그런 현상이 일어나는지 과학적으로 풀어냈습니다. 무게 중심과 중력, 자유 낙하, 시소와 지레의 원리, 부력, 힘의 합성과 분해, 작용과 반작용, 도르래와 체인, 지구의 자전과 공전, 원심력, 푸코의 진자, 빛의 굴절, 휜 광선, 인공 중력, 진공 등 어렵게만 생각했던 물리 개념이 재미있는 실험과 역사적 일화들을 통해 쉽게 알려주고 있습니다.

쉽고 재미있게 떼는 물리 첫걸음
아인슈타인처럼 물리학 이해하기

세상을 움직이는 물리 원리를 청소년이 이해하기 쉽도록 풀어 쓴 과학책 『아인슈타인의 청소년을 위한 물리학』이 (주)비룡소에서 출간되었다. 이 책은 지레의 원리를 밝혀 낸 고대 그리스의 아르키메데스부터 상대성 이론을 내놓은 아인슈타인에 이르기까지, 인류가 오랫동안 밝혀 온 물리 원리를 소개하고 있다. 무게 중심, 중력, 가속, 작용과 반작용, 원심력 등 물리학의 흥미진진한 핵심 개념들을 재미나게 풀어냈다.
이 책을 쓴 저자 위르겐 타이히만은 100년이 넘는 전통을 자랑하는 독일 박물관에서 교육 프로그램을 운영했고, 뮌헨 루트비히 막스밀리안 대학교에서 과학사를 가르쳤던 인물이다. 타이히만은 대중에게 과학을 전파해 온 경력을 살려 다양한 사고 실험과 실제 실험으로 물리를 이해하는 안내서로서 이 책을 썼다.
이 책은 ‘피사의 사탑은 왜 쓰러지지 않을까?’라는 질문을 던지며, 송신탑, 피라미드, 스탠드, 바퀴 달린 여행용 가방, 줄타기 곡예사 등 우리 주변에서 찾아낸 다양한 사례를 통해 무게 중심의 원리를 알려 주면서 시작한다. 또한 ‘나보다 몸무게가 많이 나가는 친구와 시소를 재밌게 타는 방법’, ‘헤엄쳐서 강을 건널 때 주의해야 할 점’, ‘지붕은 어떤 형태가 가장 좋을까?’, ‘지구는 완벽한 구가 아니다?’, ‘공간과 시간이 휜다고?’, ‘중력을 이용한 아인슈타인의 마지막 장난감’, ‘자연을 진공을 싫어한다고?’, 등 흥미로운 갖가지 물리 현상을 제시하며 독자의 호기심을 자극한다. 나아가 이러한 현상이 어떠한 원리에 따라 일어나는지를 과학적으로 해설해 주고 있다. 무게 중심과 중력, 자유 낙하, 시소와 지레의 원리, 부력, 힘의 합성과 분해, 작용과 반작용, 도르래와 체인, 지구의 자전과 공전, 원심력, 푸코의 진자, 빛의 굴절, 휜 광선, 인공 중력, 진공 등 아주 구체적이고 다양한 물리 개념들을 재미난 실험과 역사적인 일화들을 통해 이해하기 쉽게 알려 준다.
본문에서 독자에게 낸 문제들의 정답은 뒤쪽에 풀이와 함께 실려 있으며, 부록으로 ‘더 알아보기’ 코너를 마련해 물리 키워드를 좀더 상세하게 설명하고 있다.

◎ 이 책의 구성 및 특징

일상생활에서 시작하는 물리 공부
복잡하고 어렵게 느껴지는 물리를 이해하는 가장 쉽고 재미있는 방법은 무엇일까? 우리 주변에서 일상적으로 만나는 현상들을 통해 물리 원리를 찾아보고 직접 실험해 보는 것이다. 바퀴 달린 여행용 트렁크에 짐을 꾸리는 방법을 통해 무게 중심의 원리를 이해하고, 나와 몸무게가 다른 친구와 시소를 탈 때 지레의 원리가 쓰이는 것을 깨닫고, 강 건너편으로 헤엄칠 때 힘의 합성이 이루어지는 것을 알고, 매일 타고 다니는 자전거가 도르래를 대신하는 톱니바퀴의 원리를 사용한 도구라는 사실을 발견할 수 있다. 이렇듯 물리 원리를 하나하나 찾다 보면 물리학이 우리가 일상생활에서 특별히 의식하지 않고 하는 행동과 연결되어 있음을 알게 된다. 여기서 한 발 더 나아가 물리 원리를 이해함으로써 위가 뾰족한 박공지붕이나 아치형 다리가 힘의 분해 원리를 이용해 설계된 형태라는 사실도 알 수 있고, 지구가 완벽한 구가 아닌 이유는 지구의 회전이 일으키는 원심력이 지구를 양옆으로 늘어난 형태로 만들기 때문임을 깨닫는 즐거움을 맛볼 수 있다. 뿐만 아니라 갈릴레이의 낙하 법칙, 뉴턴의 만유인력의 법칙, 광선이 휘는 원리, 빛의 굴절, 중력을 이용한 아인슈타인의 마지막 장난감, 아인슈타인의 휜 공간, 우주 정거장에 인공 중력을 만드는 원리 등 여러 가지 물리 원리를 이용한 흥미로운 물리 현상들에 대한 이야기가 계속 펼쳐진다.

물리학을 발전시켜 온 사고 실험과 실제 실험들
이 책은 무게 중심, 지레, 중력, 자유 낙하, 작용과 반작용, 부력, 힘의 합성과 분해, 도르래와 체인, 자전과 공전, 원심력, 가속 운동, 중력 가속도, 빛의 굴절, 휜 광선, 인공 중력, 진공, 기압 등의 물리 개념들을 사고 실험과 실제 실험으로 이해할 수 있게 설명하고 있다. 아르키메데스가 지구를 들어 올리는 지레를 상상하고, 아인슈타인이 엘리베이터 사고 실험으로 놀라운 성과를 이루어 낸 것처럼 역사 속의 수많은 물리학자들이 사고 실험으로 물리학 원리를 발견했다. 또한 사고 실험으로 구성한 물리 원리를 실제 실험으로 증명해 내면서 물리학이 발전해 올 수 있었다. 저자는 물리학에서 사고 실험과 실제 실험이 둘 다 중요하다는 결론을 제시한다. 또한 실제 실험을 통해 경험적으로 깨닫는 지식의 이점을 알려 주고자 한다. 독자들은 책을 읽는 동안 저자가 책의 곳곳에 마련해 둔 각종 문제를 머릿속으로, 또 실제로 실험을 해 보면서 물리란 어떤 것인지 똑똑하게 이해하게 될 것이다.

들어가는 말

1. 무게 중심을 잡아 봐!
쓰러지기 직전에 ㆍ 무게 중심 ㆍ 경주용 자동차와 역마차와 스탠드 중 무엇이 가장 쉽게 넘어질까? ㆍ 자전거 위에서 균형 잡기 ㆍ 높은 줄 위에서 균형 잡기 ㆍ 스모 선수들은 얼마나 안정적일까? ㆍ 지구를 관통하는 급속 낙하 ㆍ 지구 어디로든 순식간에 이동할 수 있을까?

2. 네가 아르키메데스를 알아?
시소를 제대로 타는 방법은? ㆍ 아르키메데스의 시소 ㆍ 일상생활에 쓰이는 지레 원리 ㆍ 시라쿠사의 아르키메데스 ㆍ 아르키메데스의 원리와 왕관

3. 밀고 당기는 힘의 법칙
여러 가지 힘 ㆍ 힘의 평행사변형 ㆍ 우주에서의 힘 ㆍ 산비탈에서 코르크스크루까지 ㆍ 장작을 팰 때 쓰는 엄청난 힘 ㆍ 어떤 지붕이 가장 좋을까? ㆍ 작용과 반작용

4. 도르래와 자전거와 힘
많은 도움을 주는 도르래 ㆍ 체인과 크랭크

5. 회전목마처럼 도는 지구
하루에 한 바퀴 ㆍ 모두가 회전한다 ㆍ 원심력 ㆍ 지구는 완벽한 구가 아니다 ㆍ 추가 지구의 회전을 증명하다 ㆍ 우리는 속이 빈 세상에 살고 있을까?

6. 아인슈타인의 엘리베이터 여행
강력한 엔진들 ㆍ 점점 더 빨라지기, 가속 ㆍ 물체의 무게와 낙하 속도 ㆍ 돌은 어떻게 떨어질까? ㆍ 달에서의 낙하 실험 ㆍ 지구를 관통하는 상상 터널로 다시 한 번 ㆍ 인간은 어느 정도의 중력 가속도를 견딜 수 있을까? ㆍ 무엇인가를 움직이기 위해 필요한 것은? ㆍ 우주 탐사선은 영원히 항해 중 ㆍ 흔들흔들 자유 낙하를 하면 ㆍ 모든 물질은 서로 잡아당긴다 ㆍ 아인슈타인과 함께 엘리베이터를 타고 지구 관통하기 ㆍ 공간과 시간이 휘었을 뿐 뉴턴의 괴물은 없다 ㆍ 휜 궤도 위로 공간과 시간 ㆍ 휜 광선 ㆍ 아인슈타인의 마지막 장난감 ㆍ 휜 공간 ㆍ 가속도는 중력처럼 보일 수 있다 ㆍ 우주 정거장의 인공 중력 ㆍ 우주 정거장과 자동차에 시동 걸기 ㆍ 중력, 가속도 그리고 빛

7. 완벽하게 빈 공간이 있을까?
자연은 진공을 싫어한다? ㆍ 누르는 공기 ㆍ 펌프로 공기를 빼내는 마그데부르크의 시장 ㆍ 진공의 비밀 ㆍ 이제 마지막으로: 암흑 물질과 암흑 에너지

곰곰 생각하기의 정답과 풀이
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