정전이 되면 자이로드롭은 땅에 떨어질까?

김영태 지음 | 이경석 그림

나무를심는사람들 2019년 07월 24일 출간 종이책 : 2018년 11월 05일 출간

작품소개

책소개

▶ 누구나 한번쯤 해 봤을 법한 흥미로운 질문
이 책은 어렵고 딱딱하고 지루한 물리가 아니라 살면서 누구나 한 번쯤은 가졌을 법한 진짜 궁금한 질문들을 뽑고 그 속에 담긴 물리학적 원리를 하나하나 풀어내 물리에 대해 흥미를 가질 수 있도록 했다. ‘14억 명의 중국인이 동시에 뛰면 지구가 쪼개질 거라는’ 인터넷에 떠도는 소문을 힘과 가속도의 법칙인 뉴턴의 제2운동 법칙과, 작용과 반작용 법칙으로 유명한 뉴턴의 제3운동 법칙으로 설명하면서 14억 명이 진짜로 한꺼번에 뛴다고 해도 지구가 절대 깨지지 않는 이유를 과학적으로 차근차근 밝혀 준다. 또 아이들이 열광하는 놀이기구 ‘자이로드롭’을 보면서 혹시 전기가 나가면 자이로드롭이 추락하지 않을까 하는 걱정도 누구나 한번쯤은 해 보았을 것이다. 자이로드롭이 멈추는 건 의자에 붙은 영구 자석이 기둥에 붙어 있는 금속판을 빠르게 지나갈 때 유도되는 ‘원형 전류’ 때문인데, 유도된 전류가 영구 자석의 자기와 반대인 극성을 지녀 급제동이 되므로 정전이 되어도 안전하다고 설명한다.

▶ 건전지부터 홀로그램 콘서트까지 일상에서 물리의 세계에 눈을 뜨다
이 책은 흔히 보는 자연 현상뿐만 아니라 우리 일상에서 쉽게 접하는 일들을 물리로 얼마나 많이 풀어낼 수 있는지를 흥미 있게 알려 준다. 천둥과 번개를 전하의 이동으로 설명하고, 무지개를 빛의 굴절 현상으로 설명할 뿐만 아니라 1.5볼트 건전지가 크기가 다른 이유를 설명하면서 전기의 흐름인 전류와 전기 에너지를 공급하는 전원, 전자에 전달되는 전기 에너지의 양을 나타내는 전압의 상관관계도 함께 이해할 수 있도록 한다. 또 아이돌의 홀로그램 콘서트를 소재로 빛의 간섭 원리를, 야구의 커브 볼이 휘어지는 건 마그누스 효과 때문이라는 것을 차근차근 설명해 물리를 통해 세상을 보는 과학적 눈을 뜨게 한다.

▶ 물리야말로 미래 사회를 준비하는 기본 과학
물리학의 역사를 보면 시대의 필요에 의해 새로운 물리학 연구가 시작되곤 한 것을 알 수 있다. 산업 혁명을 이끈 증기 기관을 연구하기 위해 열역학이, 인류의 생활을 급진전시킨 전기 에너지의 발견 이후 전기 물리학이 급속하게 발전했다. 21세기에는 기술과 과학의 융합으로 특징되는 4차 산업 혁명을 이해하고 대비하기 위해 물리 지식을 익히는 것이 필수이다.
이 책은 전공자들에게도 어렵다는 현대 물리학의 상대성 이론을 아이들의 눈높이로 설명해 이 이론으로 어떻게 원자력 에너지가 가능하게 되었는지, 우주선이 어떻게 과거와 미래를 오가는 타임머신이 될 수 있는지 밝혀 준다. 과학이 너무 어려워 과포자의 길을 택하려고 하는 학생들에게 물리의 기초를 닦게 할 뿐만 아니라 더 깊은 물리학의 세계로 들어갈 안내서로서의 역할을 훌륭히 해낸다.

▶ 중등 교과 과정의 전 영역을 충실히 따른 구성
이 책은 흥미로운 질문 40개를 통해 물체의 움직임과 힘의 관계를 설명하는 역학에서부터 빛과 전파를 다루는 광학, 전기와 자기를 다루는 전자기학, 그리고 힘과 에너지의 전환이나 열에너지의 손실을 다루는 에너지 소비 효율 등급까지 중등 교과 과정에서 다루는 물리 영역을 아우르고 있다. 그 덕분에 이 책을 읽고 나면 자연스럽게 물리 과목에 대한 자신감을 가질 수 있게 될 것이다.

▶ 그림만 봐도 쏙쏙 이해되는 원리
과학에 대한 이해가 깊은 만화가이자 일러스트레이터인 이경석 씨가 재치 있는 그림으로 개념과 원리를 표현해 책장을 넘기는 재미를 더해 준다. 그뿐만 아니라 만화 형식으로 아르키메데스와 갈릴레이, 뉴턴, 아인슈타인 같은 위대한 과학자들이 어떤 방식으로 연구를 진행했고 어떤 업적을 이루었는지를 상상력을 바탕으로 기발하게 구성해 유쾌하게 읽을 수 있도록 했다.

목차

프롤로그

1장 물체의 운동에는 규칙이 있어
1 눈에 안 보이는 데 중요한 것이 있다고?
2 갈릴레이는 피사의 사탑에서 실험하지 않았다고?
3 10이 300보다 크다고?
4 얼마나 빨리 달려야 약속 시간에 늦지 않을까?
5 사과는 떨어지는데 인공위성은 왜 떨어지지 않을까?
6 우주인은 중력을 느끼지 않는다고?
7 낡은 다리를 건널 때 겁이 나는 이유는?
8 14억 명이 한꺼번에 공중에서 뛰어내리면 지구는 어떻게 될까?
▶ 갈릴레이의 낙하 실험

2장 놀랍고도 신기한 유체와 열
9 수영장은 왜 건물 지하에 있을까?
10 부력은 물체의 밀도에 따라 달라진다고?
11 깊은 바닷속에서 잠수복을 안 입으면 어떻게 될까?
12 낙차 큰 커브 볼은 어떻게 던질까?
13 보온병과 우주선의 공통점은?
14 에어컨 없이 집을 시원하게 하는 방법은?
▶ 아르키메데스 부력 실험

3장 전기와 자기는 짝꿍이야
15 왜 천둥과 번개는 붙어 다닐까?
16 정전이 되면 자이로드롭은 땅에 떨어질까?
17 1.5볼트 건전지는 왜 크기가 여러 가지일까?
18 1,000볼트를 만져도 멀쩡한데 100볼트에 죽었다고?
19 N극 또는 S극만 가진 자석은 없을까?
20 전자레인지는 어떻게 음식물을 덥힐까?

4장 빛은 파동일까, 입자일까?
21 엄청나게 빠른 빛의 속도는 어떻게 잴까?
22 물방울이 있어야 무지개가 생긴다고?
23 뉴턴도 틀릴 때가 있었다?
24 신기루가 생기는 건 공기 때문?
25 CD에 무지개색이 나타나는 이유는?
26 아이돌 없는 아이돌 콘서트가 있다고?
▶ 뉴턴의 광학 실험

5장 흔들림은 진동, 퍼져 나가는 건 파동
27 걷는 데도 물리학이 필요하다고?
28 우주 전쟁은 원래 조용하다고?
29 어떻게 친구 목소리를 구별할 수 있을까?
30 목소리로 유리잔을 깰 수 있다고?

6장 일과 에너지는 무슨 관계일까?
31 힘을 적게 쓰면 일도 줄어들까?
32 움직이면 에너지가 생긴다고?
33 꼭꼭 숨어 있는 에너지가 있다고?
34 기계에서 나는 열은 쓸 데가 없다고?
35 에어컨으로 난방을 할 수 있다고?

7장 현대 물리학이 궁금해
36 원자를 눈으로 볼 수 있다고?
37 방사능은 해만 끼칠까?
38 태양은 어떻게 엄청난 에너지를 만들까?
39 태양광을 어떻게 전기 에너지로 바꿀까?
40 우주선이 타임머신이 되려면?
▶ 아인슈타인의 시간 여행

에필로그

출판사 서평

[질문하는 과학]은 <물리학>, <화학>, <생명 과학>, <지구 과학>의 네 가지 학문으로 구성된 청소년 과학 탐구 시리즈이다. 흥미롭고 기발한 질문 40개와 에피소드가 담긴 명쾌한 답변으로 아이들이 과학과 친해질 수 있도록 돕는다.

▶ 과학자들이 실험실을 벗어나 청소년과 직접 소통 나선다
자연과학대학 교수들은 랩실도 운영해야 하고, 논문에 대한 압박도 크고, 너무 바쁘기 때문에 단행본을 집필하기가 쉽지 않다고 한다. 대부분의 문과 교수들에 비해서 ‘글쓰기’를 훨씬 더 어려워하는 측면도 있다. 게다가 전공 분야에 폭 파묻혀 지내기에 ‘청소년’들의 흥미와 수준에 맞춘 집필은 더욱 난감하게 느껴질 수밖에 없다. 이 시리즈는 자연과학대학 교수들이 사명감을 갖고 청소년들을 위해 집필했다. 우리 사회가 발전할수록 과학은 더욱 중요해지고 이에 따라 과학을 이해하는 능력을 갖춘 시민들이 많아져야 한다. 미래의 한국을 책임질 자랑스러운 시민이 될 청소년들이 과학을 잘 이해하고 좋아하기를 바라는 마음으로 집필했다고 밝혔다.

▶ 기본 개념들을 과학적인 관점으로 이해하기
교수들은 대학생들이 과학에 관련된 아주 초보적인 지식에 대해서조차 정확한 개념에 대한 이해가 부족한 경우가 많다고 말한다. 어찌어찌 문제 풀이는 웬만큼 해내는데, 정확한 개념 정립이 되어 있지 않다 보니 흥미도 잃어버리고 발전도 느린 경우를 종종 볼 수 있다고 한다. [질문하는 과학] 시리즈는 40가지 정도의 아주 기초적인 기본 개념들을 과학적인 관점으로 다시 볼 수 있게 해 주고 이들을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 구성하였다.

1권 탄소 톡 산소 펑 화끈화끈 화학 수업 - 박동곤(숙명여자대학교 화학과 교수)
2권 세포 짠 DNA 쏙 북적북적 생명 과학 수업 - 신인철(한양대학교 생명과학과 교수)
3권 정전이 되면 자이로드롭은 땅에 떨어질까? - 김영태(아주대학교 물리학과 교수)
4권 지구 과학(근간) - 좌용주(경상대학교 지질과학과 교수)

작가정보

저자(글) 김영태

서울대학교 물리학과를 졸업하고, 미국 UC버클리에서 물리학 박사 학위를 받았다. 지금은 아주대학교 물리학과 교수로 비선형 동역학과 뇌과학을 연구하고 있다. ‘공식 없는 물리’ 강의로 유명하며, 전공자들뿐만 아니라 비전공자들도 흥미로워하는 물리 교양 수업으로 인기가 높다. 반도체 내 카오스 현상과 특성을 조사하고 초전도체의 전자기 특성 연구로 업적을 인정받아 영국 케임브리지 국제인명센터에서 발간하는 `탁월한 과학자 2천 명(2000 Outstanding Scientists 2008-2009)'에 등재되기도 했다.
쓴 책으로 『현대 물리학 산책』, 『아시아를 빛낸 노벨상 수상자』, 『속보이는 물리』, 『세상 모든 것의 원리, 물리』, 『현대 물리, 불가능에 마침표를 찍다』 등이 있고, 우리말로 옮긴 책으로 『현대 물리학, 시간과 우주의 비밀에 답하다』, 『물리가 날 미치게 해』, 『현대 물리가 날 미치게 해』 등이 있다.

그림/만화 이경석

재미난 그림으로 세상을 좀 더 유쾌하게 만들고 싶어 하는 만화가이자 일러스트레이터이다. 『개화 소년 나가신다』, 『트랙터 삼촌 리어카 타고 어디 가요?』, 『난 노란 옷이 좋아!』, 『한밤의 철새 통신』, 『못 찾겠다 소사만!』, 『신선대 애들』, 『신에게는 아직 12척의 배가 있습니다』, 『비밀 투표와 수상한 후보들』, 『옛날 도구가 뚝딱! 현대 도구가 척척!』, 『어린이들의 한국사』 등에 그림과 만화를 그렸다.