머릿속에 쏙쏙 물리 노트

물포자도 세상 만물의 원리인
물리 센스를 익힐 수 있다!

물리는 말 그대로 세상 모든 사물의 이치다. 바꿔 말하면 세상의 온갖 일들은 물리로 설명할 수 있다. ‘이런 것도 물리였어?’ 싶은 것들이 생활 주변에 가득 있는 것이다. 아침에 일어나 무심코 여는 냉장고도 인류가 몇 천 년 동안 이용해온 ‘기화열을 빼앗는’ 원리를 응용한 것이다. 사람이 걷고 뛰고 앉았다 일어나는 것도 물리의 관점으로 설명할 수 있다. 중력, 마찰력, 다양한 전자제품의 원리, 걸어 다니고 물체를 움직일 수 있는 인체, 스포츠 등 물리는 언제 어디서나 우리를 따라다닌다.
이렇게 일상에 자연스럽게 녹아 있는 물리를 굳이 알아야 할 필요가 있을까? 어쩌면 필요 없을지도 모른다. 공이 멀리 날아가는 계산식을 이해하지 못해도, 공을 던지다 보면 자연스럽게 적절한 각도를 체득할 수 있을 테니 말이다. 하지만 ‘물리적인 관점’으로 공을 던지는 것을 이해하게 되면, 세상은 달라진다. 무작정 공을 던지는 것과 멀리 던지는 각도를 알고 던지는 것은 엄청난 차이가 있다. 공 던지기 물리를 이해한 순간, 그 엄청난 차이를 단번에 뛰어넘게 되는 것이다. 새로운 것을 아는 것은 미지의 세계를 개척하는 것과 같다. 그렇다면 이번에는 ‘물리’의 세상을 개척해보면 어떨까?

‘나’라는 우주를 둘러싼 세상의 원리

중고등학교 때 배운 과학 과목들을 떠올리면 눈앞에 그려지는 이미지가 있다. 화학은 알록달록한 용액이 들어간 비커를, 생물은 개구리 해부도를, 지구과학은 지구를 펼쳐놓은 그림을 떠올릴 것이다. 그렇다면 물리는 어떤 이미지일까? 아인슈타인의 유명한 공식인 ?E＝mc²? 아니면 낙하속도와 질량 무게의 관계? 곰곰이 생각해보면 한번에 떠오르는 이미지가 없다.
왜 그럴까? 그건 물리가 ‘사물의 원리’를 다루는 학문이기 때문이다. 물리는 ‘나’를 중심으로 주변을 둘러싼 모든 것을 설명한다. 왜 날달걀도 세게 던지면 아픈지, 지구는 왜 푸른지, 겨우 두 다리로 지탱하는 사람이 어떻게 서고 달릴 수 있는지, 우주탐사선 최신 연료 트렌드, 냉장고와 전자레인지가 작동하는 원리 등을 물리를 통해 이해할 수 있다. 말 그대로 아침에 일어나서 밤에 잘 때까지 하루 종일 물리와 함께하는 것이다. 주변에서 일어나는 일로 물리를 이해하면, 물포자도 재미있게 물리센스를 익힐 수 있다.

물리가 어렵다고?
복잡하고 어려운 공식과 이론은 잊어라!

이 책의 목적은 간단하다. 주위의 친근한 현상을 물리적인 관점으로 바라보고 시야를 넓힐 수 있도록 도와주는 것이다. 공식과 계산은 최소한만 나온다. 나오더라도 사칙연산만 알면 할 수 있는 수준이고, 미리 계산이 되어 있으니 걱정하지 않아도 된다(초·중·고등학교 물리 교사인 집필진들이 열심히 계산했다).
어느 날 문득 비행기가 어떻게 날 수 있는지 정말 궁금해 했던 경험이 있었다면(꼭 비행기가 아니라도 무언가를 보고 어떤 질문이 생겼다면), 『머릿속에 쏙쏙! 물리 노트』를 통해 그 궁금증을 해결할 수 있을 것이다. 이 책에서는 스마트폰 전자파가 해로운지 아닌지, 자전거를 어떻게 타야 넘어지지 않는지, 우주선 연료 최신 트렌드, 달에서의 중력, 냉장고의 원리, 수영을 잘하는 비법 등 주변에서 쉽게 찾을 수 있는 현상이나 사물을 예시로 설명한다. 총 7장으로 이루어져 있으며, 각 이슈마다 5분 내로 읽을 수 있는 56개 물리를 다룬다.

머릿속에 쏙쏙 들어오는 ‘물리의 감’

1장은 사람의 몸에서 시각과 청각과 관련된 물리를 다룬다. 어째서 노안이 생기는지, 신기루는 어떻게 발생하는지, 내가 듣는 ‘내 목소리’와 ‘녹음된 내 목소리’는 왜 다른지 등을 설명한다. 2장은 길거리와 우주에서 일어나는 물리이다. 아치형 다리는 왜 무너지지 않는지, 놀이공원 자이로드롭 같은 기구의 중력가속도 등을 다룬다. 3장은 생활 속 물리로 체온기의 원리, 비행기가 하늘을 날 수 있는 양력 등을 설명한다. 그 외에 4장은 전기와 가전제품, 5장은 안전한 생활을 위한 물리, 6장은 스포츠에서 작용하는 물리, 마지막으로 7장은 스포츠 중 구기 종목에서 발생하는 물리를 이야기한다.
물리를 이해하는 데 특별한 재능이 필요하지는 않다. 또 이과형 인간, 문과형 인간으로 나눌 필요도 없다. 어떻게 그런 일이 일어나는지 원리와 흐름만 이해하면 된다. 그리고 이 책은 골치 아픈 계산 없이 쉽고 재미있게 물리를 이해할 수 있도록 안내하고 있다.  

지은이 : 사마키 다케오
청소년·교사·일반인 모두를 아우르며 흥미진진한 과학 수업을 하고 있는 이름난 강연자. 중학교 과학 교과서의 편집 위원으로도 활동하며, 과학 과목의 내용과 학습법을 연구한다. 대표 저서 《재밌어서 밤새 읽는 화학 이야기》, 《재밌어서 밤새 읽는 물리 이야기》 등 ‘재밌어서 밤새 읽는 시리즈’가 베스트셀러에 올라 많은 독자의 사랑을 받았다.
지바대학교 교육학부를 졸업하고 도쿄학예대학교 대학원 물리화학·과학교육 석사 과정을 수료했다. 이후 중·고등학교 교사로 26년간 학생들을 가르쳤다. 교토공예섬유대학교, 도시샤여자대학교에서 교수를 지냈으며, 호세이대학교 생명과학부 환경응용화학과 교수를 거쳐 현재는 같은 대학교 교직과정센터 교수로 재직하고 있다.

옮긴이 : 이인호
KAIST 전산학과를 졸업하고 소프트웨어 개발자로 일하고 있다. 한편으로 글밥아카데미 일본어
출판번역 과정을 수료하고 바른번역 소속 번역가로 활동하고 있다. 역서로는 《10년 후, 이과생
생존법》, 《문과 출신입니다만》, 《과학인문학으로의 초대》, 《요시카와 에이지의 삼국지》(공역), 《무한의 끝에 무엇이 있을까》, 《물리학은 처음인데요》, 《아, 그런 거야?》, 《잠들지 않는 토끼》, 《뼈 때리는 C》, 《호모 아스트로룸》 등이 있다.

시작하며

제1장 시각과 청각에 넘쳐나는 물리
01 젊은 사람에게만 들리는 소리가 있다고?
02 적외선과 자외선은 어떤 작용을 할까?
03 어째서 노안, 근시, 원시가 되는 걸까?
04 신기루는 어떨 때 보일까?
05 지구는 왜 푸를까?
06 무지개를 바로 아래에서 올려다보면 어떻게 보일까?
07 번개, 양전하와 음전하가 중화되는 현상이라고?
08 통기타의 구멍과 공동은 어떤 기능을 할까?
09 자기 목소리는 귀와 머리뼈 양쪽에서 들린다고?
10 악기 소리의 높낮이와 음색은 어떻게 정해지는 것일까?

제2장 길거리와 우주에 넘쳐나는 물리
11 아치형 돌다리와 달걀이 똑같은 구조라고?
12 물을 뿌리면 얼마나 시원해질까?
13 체지방계는 몸에 전류를 흘려서 측정한다고?
14 어떻게 물로 음식을 구울 수 있을까?
15 사람은 두 다리로만 서는데 왜 넘어지지 않을까?
16 자전거가 달릴 때 넘어지지 않는 이유가 뭘까?
17 드롭타워에서는 중력가속도 G의 몇 배를 체험할 수 있을까?
18 국제우주정거장이 무중력이 아니라 무중량 상태라고?
19 무인 탐사선 하야부사 2호를 움직이는 이온 드라이브란 무엇일까?
20 우주 비행사는 달 위에서 어떻게 떠다니듯 걸을까?

제3장 쾌적한 생활에 넘쳐나는 물리
21 사람의 진짜 체온은 어느 부위에서 어떤 식으로 잴 수 있을까?
22 ‘하’ 하고 내쉴 때와 ‘후’ 하고 내쉴 때의 온도는 왜 다를까?
23 ‘안정감이 있다’는 말은 무슨 뜻일까?
24 어째서 빨대로 음료를 마실 수 있을까?
25 압력솥으로 조리시간을 단축할 수 있는 이유가 뭘까?
26 300톤이나 되는 비행기를 들어 올리는 양력이란?
27 빛을 이용한 데이터 통신이 속도가 빠른 이유가 뭘까?

제4장 전기와 가전제품에 넘쳐나는 물리
28 냉장고가 항상 차가운 원리는 뭘까?
29 전자레인지 안에서는 왜 음식이 빙글빙글 돌아갈까?
30 친환경 온수기는 물을 어떻게 데울까?
31 어떻게 인덕션 레인지에서 질냄비를 쓸 수 있는 것일까?
32 LED 조명은 왜 전기료가 쌀까?
33 사람 몸에서 전자기파가 나온다는 게 사실일까?
34 OLED는 뭐가 대단한 걸까?

제5장 안전한 생활에 넘쳐나는 물리
35 현수교가 무너질 때 무슨 일이 일어날까?
36 코끼리에게 밟히는 것보다 힐에 밟히는 게 더 위험하다고?
37 왜 차는 갑자기 멈춰 설 수 없을까?
38 날달걀이 살인 무기가 될 수 있다고?
39 왜 사람에게 벼락이 떨어질 때가 있을까?
40 정전기가 튀는 것을 방지하려면 어떻게 해야 할까?
41 문어발식 배선, 얼마나 많이 해야 위험해질까?
42 스마트폰 전파는 해롭지 않을까?

제6장 인체와 스포츠에 넘쳐나는 물리
43 서로 작용하는 힘이 똑같은데도 승패가 갈리는 이유는 뭘까?
44 근육으로 힘을 내는 것도 지레의 원리라고?
45 왜 달리기 신호총을 화약 폭발식에서 전자식으로 바꿨을까?
46 스타팅 블록은 무슨 기능을 할까?
47 마라톤 경기 중 다른 선수 뒤에서 뛰면 어떤 이점이 있을까?
48 수영할 때 속도가 가장 빠른 순간은 언제일까?
49 얼음 위에서 스케이트가 미끄러지는 이유가 아직 명확하게 밝혀지지 않았다고?
50 피겨스케이팅 5회전 점프는 얼마나 어려울까?
51 장대높이뛰기 선수가 높이 뛸 수 있는 이유가 뭘까?

제7장 구기 종목에 넘쳐나는 물리
52 공을 어떤 각도로 던져야 멀리 날아갈까?
53 던지거나 찬 공의 궤도가 휘어지는 원리가 뭘까?
54 공에 회전을 거는 이유가 뭘까?
55 야구의 ‘스위트 스폿’이란 무엇을 말할까?
56 배구의 홀딩은 선수와 심판의 눈치 싸움이라고?

참고 자료