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그림으로 물리의 원리를 배운다

물리(물리학)는 자연계에 숨어 있는 ‘법칙’을 탐구하는 학문이다. 인류는 지금으로부터 약 5700년 전에 최초의 수레바퀴를 발명했다. 당시로서는 최첨단의 운송 수단이었다. 수레바퀴의 탄생 배경에는, 둥근 수레바퀴를 사용하면 땅과 지면 사이의 마찰력이 크게 줄어든다는 물리 법칙이 숨어 있었다. 인류는 이처럼 오랜 세월 동안 발견해 온 수많은 ‘물리 법칙’을 활용해서 지금은 우주 공간에 탐사선을 날려 보내고, 자동차를 달리게 하며, 컴퓨터와 스마트폰으로 여러 가지 정보를 실시간으로 주고받는 수준에 이르렀다. 5700년 전의 고대인은 상상도 못했을 과학 혁명이 이루어진 셈이다. 이러한 수많은 성과는 물리 법칙, 즉 물리학에 대한 이해 없이는 이 세상에 존재할 수 없는 것이었다. 그런데 물리학에서 다루는 분야는 대단히 넓고 다양하다. 그중에서도 ‘힘과 운동, 파동, 전기와 자기, 기체와 열, 원자’의 다섯 영역은 기본이면서도 핵심적인 역할을 한다. 그래서 중고등학교에서도 다섯 가지 영역을 매우 중요하게 다룬다.

이 책은 위에서 말한 다섯 가지 영역의 내용을 230여 컷의 컬러 그림과 사진을 바탕으로 설명하는 ‘중고등학교 물리’의 맞춤 해설서이다. 과학의 원리를 이해하는 데 시각 자료의 중요성은 더 이상 강조할 필요가 없을 것이다. 과학 잡지 《Newton》은 과학의 원리를 정밀한 일러스트레이션과 사진으로 설명하는 ‘Graphic Science Magazine’으로 널리 알려져 있다. 과학 잡지와 교재를 만드는 《Newton》의 노하우는 이 책 《중고등학교 물리》에서도 여실히 발휘되었다. 《Newton》이 제작한 세계 최고 수준의 일러스트레이션과 사진 자료는, 내용의 핵심을 명쾌하게 설명하는 전문가의 해설과 합쳐져 학생들에게 과학의 원리를 눈으로 확인시켜 주는 좋은 안내자가 될 것이다. 이 책이 물리를 공부하는 학생들의 책상에서 충실한 벗이 되기를 기대한다.

● 중고등학교 물리의 기본인 5개 분야의 법칙과 원리를 230여 컷의 그림과 사진으로 설명
물리의 핵심은 ‘원리에 대한 이해’이다. 물리는 사물(-物)의 이치(理-)를 생각하는 학문이기 때문이다. 물리라고 하면 여러 가지 수학 계산을 떠올리면서 어려운 과목이라고 생각하기 쉽다. 하지만 수학과 마찬가지로 물리도 기본 원리를 충분히 이해하고 그것을 바탕으로 하나하나 ‘탑’을 쌓아올려 나간다면 결코 어려운 과목도, 골치 아픈 과목도 아니다. 여기에서 중요한 것이 바로 ‘물리의 원리를 눈으로 확인하는 일’이다. 뛰어난 그래픽으로 과학의 원리를 이해시키는 과학 잡지 Newton의 노하우는 이 책에서도 유감없이 발휘된다. Newton이 제작한 230여 컷의 그림과 사진은 전문가의 상세한 해설과 어울려 물리의 원리를 눈으로 확인시켜 준다.

● 5개 분야를 ‘핵심 항목’과 ‘발전 항목’으로 나누어, 단계별로 중요한 내용을 모두 습득하도록 구성
중고등학교에서 다루는 물리 과목의 내용은 학년이 올라갈수록 그 내용이 방대해진다. 내용이 이렇게 많아질수록 기본적이면서도 핵심적인 내용의 원리를 파악하는 일이 중요하다. 이 책에서는 중고등학교 물리의 기본인 5개 분야의 내용을 ‘핵심 항목’과 ‘발전 항목’으로 나누어, 단계별로 중요한 내용을 모두 습득하도록 구성했다. 먼저 ‘핵심 항목’을 보면서 기본적인 물리의 원리를 모두 이해하고, 나아가 ‘발전 항목’의 내용을 파악함으로써 한 단계 높은 내용까지도 모두 ‘내 것’으로 만들도록 했다.

● 내용의 핵심을 그래픽과 연관시켜, 세계 최고 수준의 전문가가 상세하고도 알기 쉬운 글로 설명
Newton이 제작하는 잡지와 서적은 세계 최고 수준이라고 할 수 있는 그림과 사진, 그리고 전문가의 상세하고도 알기 쉬운 해설로 이루어져 있다. ‘과학의 모든 분야의 원리를 그래픽을 통해 전달한다.’는 Newton의 제작 방침은 눈에 보이지 않는 ‘원리’를 이해하는 데 뛰어난 역할을 한다. 이 세상의 모든 사물의 움직임에 숨어 있는 ‘물리의 원리’를 이 책 한 권으로 충분히 이해하게 될 것이다.

● 매월 한 권씩 발간되는 ‘뉴턴 하이라이트 시리즈’
Newton은 물리학·화학·생물학·지구과학은 물론, 과학 전 분야의 내용을 수준 높은 해설 기사와 정교한 그래픽으로 구성한 과학 단행본 ‘뉴턴 하이라이트 시리즈’를 매월 한 권씩 펴내고 있다. <중고등학교 물리>는 그 129번 째 책인데, <상대성 이론> <양자론> <중고등학교 화학> <비주얼 생물> <신비한 수학의 세계> 등의 자매편들도 절찬리에 판매되고 있다.

제1장 힘과 운동
관성의 법칙 / 힘, 속도, 가속도 / 가속도의 법칙(운동 방정식) / 작용·반작용의 법칙 / 원운동 / 운동량 보존의 법칙 / 에너지 보존의 법칙 / 마찰력과 공기 저항

* 더 알고 싶다!
뉴턴 역학 / 관성의 법칙의 발견 / 속도의 성질 / 갈릴레이의 상대성 원리 / 가속도 운동 / 낙체의 법칙 / 질량과 무게, 중력 가속도 / 힘의 균형 / 여러 가지 힘 / 관성력 ①~② / 만유인력 ①~② / 인공위성과 우주 속도 / 원심력 / 케플러의 3법칙 / 운동량과 충격량 / 에너지와 일 / 일의 원리 / 요약과 보충 ①~②

제2장 기체와 열
기체의 압력 / 기체의 온도 / 상태 방정식 / 열역학 제1법칙

* 더 알고 싶다!
영구 기관은 왜 불가능한가?

제3장 파동
횡파와 종파 / 도플러 효과 / 빛의 분산·굴절 / 간섭 / 회절

* 더 알고 싶다!
소리 ①~② / 빛(전자기파) ①~② / 지진파 / 파동의 중첩 / 반사 / 굴절 / 산란 / 공명 / 정상파

제4장 전기와 자기
전기의 힘과 자기의 힘 / 전류와 저항 / 전류가 만드는 자기장 / 자기장이 만드는 전류 / 모터의 원리

* 더 알고 싶다!
발전기와 교류 / 송전과 변압 / 전력과 전력량 / 전기와 자기의 통일

제5장 원자
빛의 입자로서의 성질 / 원자의 구조 / 핵융합과 핵분열 / 현대 물리학의 시대로

* 더 알고 싶다!
광자 / 전자의 파동 / 핵력과 방사성 동위 원소 / 소립자 / 힘의 통일 / 초끈 이론