읽자마자 쉬워지는 물리학 교과서

에너지·일·운동·전자기학·파동과 입자

돈으로 단번에 이해하는 물리학의 법칙과 원리

‘물리학’ 하면 사람들은 일단 복잡한 기호와 미적분·함수 같은 어려운 공식부터 떠올린다. 하지만 실제 물리학은 이러한 인식과는 매우 다르다. 물리학은 수학적 지식의 집합이 아니라, 세상을 움직이는 가장 단순하고 명쾌한 원리를 알려주는 ‘논리’의 영역이기 때문이다.

여러분이 만약 일상생활에서 돈을 내고 물건을 사거나, 돈을 받고 물건을 파는 데 계산이 힘들어 어려움을 겪지 않는다면 이미 물리학을 이해할 준비는 모두 마친 것이다. ‘돈’과 ‘계산 과정’만 이해하면 거래의 모든 과정을 수월하게 끝마칠 수 있는 것처럼, 물리학 역시 복잡한 기호나 공식 대신 ‘용어 정의’와 ‘논리적 관계’만 올바르게 이해하면 모든 문제를 수월하게 풀어낼 수 있다.

물리학의 모든 개념은 일상에서 수없이 벌어지는 ‘돈의 흐름’으로 간단히 이해할 수 있다. 기존의 암기식 물리학 공부와 문제 풀이가 어려웠다면, 이제 ‘돈’으로 물리학의 오해를 바로잡아 보자. 여러분은 더 이상 물리학을 두려워하지 않게 될 것이다.

어려운 물리학 문제도 돈거래로 생각하면 쉬워진다

자유 낙하·경사면 운동·손실 전력·양자역학까지

물리학에서 가장 기본이 되는 개념은 ‘계’와 ‘보존 법칙’이다. 용어가 굉장히 어려워 보이지만, 이를 돈으로 이해하면 ‘이렇게 쉬워?’라고 생각할 정도로 간단해진다. 5만 원을 가진 A가 6만 원을 가진 B에게 2만 원을 주었다면, 돈의 흐름은 어떻게 변화했을까? 누구나 알다시피 A는 3만 원이 되었고, B는 8만 원이 되었으며 A와 B의 총액은 변하지 않았다. 우리는 방금 A와 B라는 구성 요소가 포함된 물리적 계에서의 에너지 보존 법칙을 이해한 것이다. 설마 이렇게 간단한 게 물리학이냐고 의심할 수 있겠지만, 다른 물리학 개념들 역시 본질적으로 이와 다르지 않다.

이제 오해를 깨고 물리학의 단순 명쾌한 본질을 되찾을 때다. 물리 법칙을 가장 일상적인 숫자인 ‘돈’에 비유하여 이해하면, 복잡한 공식 대입이나 계산 없이 논리적 사고만 발휘하여 순식간에 답을 찾아낼 수 있는 힘이 생긴다. 돈과 거래로 물리학의 핵심 원리를 세상에서 가장 쉽게 이해해 보자. 그동안 어렵게만 느껴졌던 물리학 법칙이 얼마나 단순했는지 놀라게 될 것이다.

계산이 없어도 개념이 잡힌다!

일상과 비유로 이해하는 세상에서 가장 쉬운 물리학 수업

이 책에서 물리학을 이해할 때 ‘돈’이라는 일상에서의 숫자를 사용하는 이유는 바로 물리학을 직관적으로 이해하기 위해서다. 우리가 가장 자주 하는 활동이자 별 계산 없이도 다룰 수 있는 숫자가 바로 돈이기 때문이다. 알고 보면 물리학도 특별한 계산이 필요 없는 학문인데, 이 사실을 증명하는 데 ‘돈’은 가장 좋은 수단이 된다. 두 명 간의 돈거래, 세 명 간의 돈거래, 세금, 은행 이자, 환전, 심부름 등 가장 단순한 일상적 활동을 통해 물리학의 모든 개념을 이해할 수 있다. 다시 말하면, 돈으로 이해하는 물리학 수업을 통해 여러분은 물리학 공식의 노예에서 벗어나 ‘물리학 원리의 주인’이 될 수 있다는 뜻이다.

물리학은 이제 더는 어려운 학문이 아니다. 가장 단순한 자연의 원리들이 한데 모인 것, 그 이상도 그 이하도 아닌 것이 물리학이다. 이것을 이해하면 공부가 쉬워지는 것을 넘어 세상을 명쾌하게 해석하고 예측하는 능력까지 손에 넣을 수 있다. 공식에 숫자를 대입하는 대신 지갑에서 돈을 꺼내고 은행 계좌를 확인하듯이 세상의 물리 변화를 논리적으로 파악하고, ‘돈’이라는 언어로 물리학에 익숙해져 보자. 물리학 문제를 마주쳤을 때의 두려움은 사라지고, 문제 풀이가 돈 계산만큼이나 쉽게 느껴질 것이다. 

이광조

‘뉴턴과 아인슈타인이 공식을 암기하고 대입하며 물리학을 공부하지는 않았을 것이다’라는 신념 아래 기존의 획일적 물리 교육과는 다른 발상으로 물리학을 파고들다 보니 어느새 나만의 방식으로 물리를 해석할 수 있게 되었다. 학생들에게 물리학 공부의 길은 하나가 아님을 증명하고자 글을 쓰고 있다. 학교 안팎에서 친근한 비유와 다양한 접근을 활용하여 물리학 법칙의 본질에 최대한 쉽게 다가갈 수 있도록 힘쓰고 있다. 저서로는 《이런 물리라면 포기하지 않을 텐데》, 《읽자마자 이해되는 열역학 교과서》, 《EBS 수능 개념 광쌤의 물리 플렉스》, 《물리 개념 끝장내기》등이 있으며, 공저로《2022년 개정 교육과정 중학교 1·2·3학년 과학 교과서》가 있다.

- 제43회 과학의 날 교육감 표창

- 중부교육지원청 수업명인선발대회 수업명인 교육장 표창

- 전 서울특별시교육지원청 과학수업동영상제작 우수수업 연구 교사

- 전 강남·성동·서부·중부교육지원청 영재교육원 지도 강사

- 전 EBS 중학 과학 강사

- 전 EBSi 수능 과학탐구 물리학 강사

- 현 서울 대경중학교 교사

머리말

1장 알고 보면 뻔한 물리학

돈으로 이해하는 물리량

돈 계산과 물리 법칙

물리 공식의 민낯

2장 거래의 법칙

에너지와 돈

거래와 상호작용

계(system)란 무엇일까

계와 보존 법칙

복잡한 거래 해결법

이상적 상황으로 문제 단순화하기

3장 돈으로 이해하는 물리학 법칙들

운동량과 충격량: 재산과 거래 금액

운동량 보존 법칙: 돈거래 모형(1)

운동량 보존 법칙: 돈거래 모형(2)

-연습 문제

평균: 새 금액권 발행하기

등가속도 운동 물체의 속도: 재산

-연습 문제

등가속도 운동 물체의 이동 거리: 이자 포함 총재산

-연습 문제

자유 낙하: 월급과 재산(1)

자유 낙하: 월급과 재산(2)

자유 낙하: 월급과 재산(3)

4장 돈으로 이해하는 고차원 물리학 법칙들

일과 운동 에너지: 돈 거래 모형(3)

일과 운동 에너지: 돈 거래 모형(4)

-연습 문제

경사면: 할부와 일시불(1)

경사면: 할부와 일시불(2)

5장 전자기학 이해하기

전자기학의 핵심(1): 정지 전하

전자기학의 핵심(2): 등속도 전하

전자기학의 핵심(3): 가속 전하

발전기와 교류, 배터리와 직류

전력과 전력 손실

전압 체인저: 변압기

손실 전력: 은행 환전 모형

-연습 문제

6장 현대 물리학이 다루는 것들

아날로그와 디지털

아날로그 파동과 디지털 입자

빛의 배신: 광전 효과

광전 효과 해결하기: 심부름 모형

-연습 문제

빛의 정체: 빛의 이중성

입자의 배신: 물질파

전자의 정체: 물질의 이중성

양자 중첩 붕괴: 호르몬 측정 모형

원자의 에너지 준위와 스펙트럼

맺음말