중학교 [그린북 신간] 물리와 친해지는 1분 실험

[그린북]

물리와 친해지는

1분 실험

(이 책은 <물리와 친해지는 1분 실험>(2014)의 개정판입니다.)

사마키 다케오 지음 | 조민정 옮김 | 최원석 감수

무선 | 248페이지 | 150*205mm | 청소년, 일반

정가 16,000원 | 2024년 6월 10일 발행 | 도서출판 그린북

ISBN 978-89-5588-466-1 03420

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국내도서 > 과학 > 물리학 > 쉽게 배우는 물리학

주변에 있는 물건으로 쉽게 따라 할 수 있고

남녀노소 모두가 흥미로워할 간단한 실험으로

물리학의 기초를 익히고,

과학의 깊고 오묘한 세계 속으로 떠나 봐요!

소리의 진동, 압력, 대기압, 관성의 법칙, 자석의 성질까지,

어렵고 복잡해 보이는 물리가

쉽고 재미있는 실험들을 통해 친근해진다!

우리는 더울 때 부채질을 하고, 냉장고에서 시원한 음료수를 꺼내 병따개로 따서 마른 목을 축이기도 합니다. 또 냉장고에 잊지 말아야 할 것들을 써서 자석으로 붙여 놓기도 하지요. 이러한 모습은 우리가 늘 경험하는 평범하고 일상적인 상황이지만 사실 이 속에는 물리의 법칙들이 숨어 있습니다. 하지만 우리는 자신이 보고, 듣고, 겪는 행동들이 정작 물리와 관련되었다고 생각하지 못하고, 물리를 그저 어렵고 복잡한 것이라고만 생각합니다. 《물리와 친해지는 1분 실험》에서는 쉽고 간단한 실험들을 통해 우리가 일상에서 마주하는 물리의 법칙들을 들여다봅니다. 그러다 보면 어느새 물리와 친해져 있는 자신을 발견하게 될 것입니다.

이 책에는 간단하면서도 학생들이 쉽게 따라 할 수 있는 실험들이 풍부하게 제시되어 있다. 그리고 더 중요한 것은 집에서 학생들이 혼자서도 충분히 따라 해 볼 수 있는 것들이라는 점이다. 이 책의 가치는 물리 개념과 이런 실험들이 유기적으로 잘 결합되어 있다는 점이다. 그 장점을 잘 살리기 위해서는 단지 책을 읽는 데 그치지 말고 책 속의 실험들을 같이 해 본다면 자신이 잘못 알고 있었던 물리 개념을 깨닫게 되는 좋은 계기가 될 것이다.

-진평중학교 과학교사, 전 EBS·YTN 과학자문위원, 과학 저널리스트 최원석

1. 물리와 친해지는 단계적 접근!

저자는 우리에게 물리와 친해질 수 있는 마법의 안경을 제공합니다. 그것은 바로 우리 자신을 중심으로 하는 물리로의 단계적 접근인데요, 《물리와 친해지는 1분 실험》은 우리가 쉽게 발견하고 관찰할 수 있는 물리로부터 우리 자신에게서 조금 더 멀리 떨어져서 생각해 볼 수 있는, 더 큰 세계의 물리로 우리를 안내합니다.

이 책은 총 9개의 장으로 구성되어 있습니다. 처음 장에서는 우리가 흔히 관찰할 수 있는 물체의 질량, 부피, 밀도에 대해 다룹니다. 그러고 나서 우리가 주변에서 쉽게 경험할 수 있는 현상들인 빛, 소리, 온도란 무엇이고 어떠한 성질을 갖고 있을까를 이야기합니다. 더 나아가 책은 우리가 물체나 기타 대상에 가하고 그 작용을 볼 수 있는 힘, 그 결과인 운동, 그리고 이렇게 일을 할 수 있는 능력인 에너지를 소개합니다. 마지막으로는 우리에게서 더 나아가 사물 그리고 지구에서 발견할 수 있는 자기장과 전기로까지 이어지며 물리와 세계를 보는 시야를 확장합니다.

이러한 접근을 통해 우리는 물리란 우리 주변에서 쉽게 발견할 수 있는 것이자 우리 세계를 설명하는 중요한 원리임을 알 수 있게 됩니다.

2. 누구나 쉽게 따라 할 수 있는 1분 물리 실험!

독자는 단순히 단계적 접근만을 통해 물리와 친해지지 않습니다. 이 책의 가장 큰 매력은 앞서도 이야기한 대로 누구나 쉽게 따라 할 수 있는 물리 실험들을 풍성하게 담고 있다는 점입니다. 실험들을 통해 독자는 단순히 머릿속에서만 물리를 만나고 이해하는 것이 아니라 자신의 오감을 통해 실제로 물리 법칙들을 경험하고 이해하게 됩니다.

어떤 것을 배우고 이해할 때 머리로 습득하는 것도 중요하지만, 무엇보다 더 오래 남는 것은 바로 몸, 즉 오감을 통해 경험한 것입니다. 물리가 어려운 이유는 주로 교과서를 통해 이론으로서만 접하기 때문입니다. 이렇게 하면 물리의 개념을 온전히 이해하기가 쉽지 않은데요, 실험을 통해 물리의 기초 개념을 직접 보고 느끼며 받아들인다면 물리가 훨씬 쉽고 재미있어질 것입니다. 그런데 과학 실험이라고 하면 뭔가 거창하고 어려울 것만 같지요. 하지만 《물리와 친해지는 1분 실험》에 실린 실험들은 주변에서 쉽게 구할 수 있는 물체들을 이용해서도 충분히 따라할 수 있는 것들로 구성하였습니다.

집에 있는 컵, 거울, 달걀, 빨대, 냉장고에 붙어 있는 자석 등을 이용해 책 속 실험을 따라하다 보면 어렵고 복잡하기만 했던 물리가 한결 친근해질 것입니다.

3. 실험을 뒷받침해 주는 자세한 개념 설명!

아무리 생생한 경험을 해도 그것을 말로 표현하고 기록으로 남기지 않으면 온전히 우리 것이 되기 어렵습니다. 물리의 경우에도 마찬가지입니다. 실험을 통해 물리 법칙을 생생하게 경험했다고 하더라도 그것이 어떠한 개념을 담고 있는 것인지를 상세하게 말로 풀어서 설명해 주는 것이 없다면 실험의 경험은 오래 남지 않을 것입니다.

이 책은 먼저 물리의 개념을 제시해 주고 물리 개념 속 법칙을 실험을 통해 확인해 보기도 하고, 실험을 먼저 한 후 그 실험 속에 숨겨진 물리의 법칙이 무엇인지 설명해 주기도 합니다. 이처럼 단순히 실험으로만 끝나는 것이 아니라 자세한 설명을 통해 물리 실험의 이해를 돕습니다. 《물리와 친해지는 1분 실험》은 실험이라는 현상 속에 담긴 무형의 법칙과 원리를 우리가 언제든 살펴볼 수 있는 언어로 기록해 놓은 책입니다. 왜 우리가 경험한 것과 같은 물리 현상이 일어나는지에 대한 자세하지만 난해하지 않은 설명들은 실험의 과정과 결과를 더 잘 이해할 수 있도록 도와 물리에 흥미를 느낄 수 있도록 해 줍니다. 또한 설명의 이해를 돕는 시각화 된 그림들은 어렵게만 느껴지는 물리 개념들을 더욱 잘 이해할 수 있도록 도와줍니다.

4. 청소년부터 어른까지 함께 볼 수 있는 물리책

우리의 손을 거쳐간 책들은 지금 어디에 있나요? 교과서부터 시작해서 우리가 보고 읽었던 수많은 책들 중 정말 좋은 책들은 아마 지금도 우리 책꽂이 어딘가에 남아 있을지도 모릅니다. 좋은 책이란 특정 시기에만 효력을 발생하는 것이 아니라 언제 보아도 새롭게 감동을 주는 것이니 말입니다.

이 책 속에 담긴 물리 이야기는 현재 중·고등학교에 걸쳐 과학 교과서에서 가장 기본적으로 다루고 있는 부분입니다. 교과 참고 도서로 이 책을 활용한다면 이해하기 어려웠던 교과서 속 물리의 개념을 쉽게 이해하는 데 많은 도움을 줄 것입니다. 또한 《물리와 친해지는 1분 실험》은 평소 과학에 관심이 많은 어른들의 교양도서로도 충분히 활용가치가 있는 책이어서 청소년부터 어른까지 모두 함께 볼 수 있습니다. 학교에서는 선생님과 학생들이, 집에서는

부모님과 아이들이 이 책을 보며 재미있게 실험을 하고 함께 물리에 대한 이해를 넓혀갈 수 있을 것입니다. 그뿐만 아니라 한 번 책을 선택한 독자에게 오랫동안 즐거운 실험 활동의 원천이자 긴요한 지식의 보고로 남을 것입니다.

* 차 례

머리말 ․ 4

제1장 주스 500g을 마신 뒤 몸무게를 재면 500g이 늘어날까?: 물리의 기본 개념_질량, 부피, 밀도

01 저울 위에서 한쪽 발을 들면 실제보다 가벼울까?_질량 보존 법칙 ․ 12

02 컵을 거꾸로 엎어서 물에 넣으면 컵 안에 물이 들어갈까? ․ 18

03 공기의 무게는 어떻게 잴 수 있을까? ․ 21

04 철 1kg과 실 1kg은 어느 것이 더 무거운가? ․ 26

제2장 하늘이 파란 이유와 바다가 푸른 이유는 다르다: 빛과 색

01 캄캄한 어둠에 적응되면 물체가 눈에 보일까? ․ 34

02 거울 속 물체는 어떻게 보이는 걸까?_빛의 반사 ․ 38

03 물이 있을 경우와 물이 없을 경우에 컵 안의 동전이 왜 다르게 보일까?_빛의 굴절 ․ 43

04 돋보기로 형광등 불빛을 모으면 어떤 모양이 될까? ․ 51

05 무지개는 어떻게 생길까?_빛의 분산 ․ 55

06 하늘은 왜 파랄까? ․ 59

제3장 소리를 눈으로 본다?: 소리와 진동

01 우리 귀는 무엇을 듣는 걸까? ․ 68

02 소리의 높낮이는 어떻게 정할까? ․ 73

03 나팔이나 악기는 어떻게 소리를 크게 만들까? ․ 78

제4장 ‘평소보다 열이 높다’는 것은 맞는 말일까?: 온도와 열

01 온도와 열은 같은 의미일까? ․ 84

02 온도계는 어떻게 온도를 잴까? ․ 87

03 물체마다 열을 전달하는 정도가 다르다 ․ 93

04 온도가 올라가면 왜 부피가 늘어날까? ․ 97

05 팽창하면 온도가 어떻게 될까? ․ 100

제5장 힘이 작용하면 반작용이 따른다: 힘과 압력

01 힘이 작용하면 반드시 반작용이 따른다_작용·반작용 법칙 ․ 104

02 달걀 껍데기는 얇은데, 왜 세게 쥐어도 깨지지 않을까? ․ 112

03 송전선은 수평을 이룰까? ․ 116

04 마찰력은 왜 생길까? ․ 119

05 표면 장력은 왜 생길까? ․ 121

06 빨대로 음료수를 빨아올리는 것에는 어떤 힘이 작용할까? ․ 123

07 심해어는 어떻게 2만1,000hPa 이상의 압력을 견딜까? ․ 129

제6장 지하철 안에서 점프하면 어떻게 될까?: 운동과 힘

01 움직이는 버스나 지하철 안에서 점프하면 어디에 착지할까? ․ 138

02 관성 법칙을 이용한 재미있는 실험 ․ 143

03 삶은 달걀과 날달걀을 깨지 않고 가려낼 수 있을까? ․ 146

04 권총과 소총의 총알 중 어느 쪽이 멀리 날아갈까? ․ 151

05 똑같은 크기의 지우개와 스티로폼을 1.5m 높이에서 떨어뜨리면? ․ 153

제7장 지레와 도르래는 어떻게 힘을 늘려 줄까?: 일과 에너지

01 양 끝에서 야구 방망이를 잡고 서로 다른 방향으로 돌리면 어떻게 될까? ․ 164

02 오뚝이는 어떤 원리로 계속 흔들리는 걸까? ․ 168

03 달걀을 깨뜨리지 않고 세우는 방법은? ․ 171

04 빗자루에 도르래처럼 줄을 감고 끌어당기면? ․ 175

05 흔들리는 추의 중간에 장애물을 설치하면 추는 어떻게 될까? ․ 183

제8장 나침반의 N극은 왜 늘 북쪽을 가리킬까?: 자석과 자기장

01 냉장고에 붙이는 동그란 자석의 N극과 S극은 어느 부분일까? ․ 192

02 물 위에 띄운 나침반의 바늘은 어디를 가리킬까? ․ 195

03 자석을 자르면 N극과 S극은 어떻게 달라질까? ․ 201

제9장 정전기, 1cm의 불꽃에 약 1만V: 정전기와 동전기

01 빨대를 지우개로 문지르면 왜 정전기가 발생할까? ․ 210

02 정전기로 형광등에 불을 켤 수 있을까? ․ 216

03 빨대로 도자기 찻잔을 움직이게 할 수 있을까? ․ 219

04 건전지 두 개를 어떻게 연결하면 전기가 흐를까? ․ 225

05 알루미늄 포일로 건전지 양 끝을 연결하면 어떻게 될까? . 230

감수의 말 ․ 238

* 작가 소개

지은이 사마키 다케오

1949년생으로, 지바대학교 교육학부에서 과학교육(물리화학)을 전공했고, 도쿄가쿠게이대학교 대학원에서 교육학 연구과 과학교육전공(물리화학 강좌) 과정을 수료했다. 호세이대학교 생명과학부 환경응용화학과 교수를 역임했으며 현재는 도쿄대학교 비상근 강사이자 교육학자, 평론가로 활동하고 있다. 전문 분야는 과학 교육과 과학 커뮤니케이션으로, 과학의 재미를 알리는 책을 집필하고 강연하면서 하루하루를 보내고 있다. 주요 저서에는 《5분 뚝딱 물리학 수업》 《하루 과학》 《청소년을 위한 물리이야기》 《과학 잡학사전 통조림》(일반과학편, 우주편) 《한 번 읽으면 절대 잊을 수 없는 화학 교과서》 《무섭지만 재밌어서 밤새 읽는 지구과학 이야기》 《세상 모든 화학 이야기》 등이 있다.

옮긴이 조민정

대학에서 일어교육학을 전공했으며 일 년간 일본에서 체류하며 일본의 다양한 책을 국내 독자들에게도 소개하고 싶다는 마음으로 번역가의 꿈을 키웠다. 주요 역서로는 《초등학생을 위한 자연 과학 365 1학기》 《법칙, 원리, 공식을 쉽게 정리한 물리·화학 사전》 《재밌어서 밤새 읽는 소립자 이야기》 등이 있다.

감수자 최원석

경북 구미에 있는 진평중학교에서 학생들을 가르치는 교사이자, 과학 이야기를 흥미롭게 풀어내는 과학 저널리스트이다. EBS와 YTN사이언스에서 과학 자문을 했으며, ‘EBS 스타강사 특강’에서는 강연을, YTN사이언스 <고쳐듀오1>에서는 진행을 했다. 각종 저널과 웹진, 잡지, 사보 등에 꾸준히 저술 활동을 하고 있으며, 교사와 일반인을 대상으로 한 과학 대중화를 위한 강연 활동도 활발히 진행 중이다. 그러한 공을 인정받아 2013년 ‘올해의 과학교사상’을 수상했다. 논문으로 「SF영화를 활용한 과학교육 방안 탐구」가 있고, 지은 책으로 《과학을 만든 결정적 질문》 《물리학이 이렇게 쉬울 리 없어》 《십 대를 위한 영화 속 과학인문학 여행》 《광고 속에 숨어 있는 과학》 《영화로 새로 쓴 물리 교과서》 등이 있다. 그중 다수의 책이 한국과학창의재단의 우수과학도서로 선정되었고, 중국과 대만으로도 저작권 수출되고 있다.