하루 한 권, 일상 속 물리학 (2024) - 호기심이 많은 이들을 위한 과학적 의문 70가지

책소개

배움에는 끝이 없고, 세상에는 신비로운 것들이 너무 많으니까.
몰라도 괜찮지만 배우면 훨씬 더 교양 있는 ‘일상 과학’의 세계로!

무지개는 어떻게 우리 눈에 보이는 것일까? 휴대전화를 알루미늄 포일로 싸면 어떻게 되지?
일상생활에서 마주치는 현상들을 물리적 시각으로 알아보자!

과학 이론을 탐구하다 보면 알게 된다. 과학은 아주 흥미롭지만, 다가가기에는 너무 심오한 학문이라는 것을. 이와 같은 이유로 우리는 학교 졸업과 동시에 수학이나 과학에 등을 진다. 누군가는 재미있어 보이지만 너무 어렵다고 말하고, 또 누군가는 써먹지도 못하는 것을 왜 알아야 하냐고 묻는다. 그래서 준비했다. 재미있어 보이기는 하는데, 써먹지 못했던 ‘과학’을 일상의 영역으로! 나의 오늘이자 내일인 ‘일상’과 우주 정거장에서나 쓸모 있을 법한 ‘과학’이 공존할 수 있는 단어였던가?

사실 우리는 우리도 모르는 사이에 과학의 세계에서 살아가고 있다. 나도 몰랐던 ‘나의 과학적인 일상’을 하루 한 권 시리즈를 통해 들여다보자. 새로운 세계가 펼쳐질지도 모른다. 또한, 과학을 이해하기 위한 언어인 ‘수학’까지도 일상의 영역으로 가지고 와 단순한 언어로 아주 쉽게 배울 수 있도록 차례를 구성했다. 몰라도 살아가는 데 아무 문제 없지만, 배우면 훨씬 더 교양 있는 ‘일상 과학’의 영역을 탐험하자! 언제 어디서나 가볍게, 한 손에 들어오는 ‘작은 노력’으로 커다란 지식의 즐거움을 누릴 수 있을 것이다.

갈릴레오와 뉴턴이 창시한 근대적인 물리학은 눈에 보이거나 손으로 만질 수 있는 현상의 법칙을 탐구하는 것에서 시작했다. 눈으로 볼 수 있는 돌의 낙하 운동, 천체의 운행, 손으로 느끼는 열, 눈에 보이는 빛, 귀로 들리는 소리, 따끔하고 느끼는 마찰전기, 철 조각을 끌어당기는 자석의 작용 등의 연구에서 물리학이 시작된 것이다. 그러나 물리학 연구의 발전으로 일상생활에서 경험하는 열 현상, 전자기 현상, 물질의 성질 등 눈에 보이고 손으로 만질 수 있는 세계의 법칙을 제대로 이해하기 위해서는 원자의 세계라는 직접 눈에는 보이지 않고 손으로도 만질 수 없는 작은 세계를 알아야 한다는 사실이 드러났다. 『하루 한 권, 일상 속 물리학』은 물리 교과서가 아니므로 원자도 자기장도 어떤 느낌인지만 안다면 그걸로 충분하다. 이 책 『하루 한 권, 일상 속 물리학』에서는 일상생활에서의 경험을 통해 약 70개의 의문을 발견하고 물리의 입장에서 최대한 쉽게 설명했다. 의문에 대한 설명을 읽고 물리적 시각과 사고에 친숙해지고 이해하는 즐거움을 경험하기를 바란다.

목차

들어가며

1장 일상의 물리―열에 관한 의문

01 젖은 머리카락에 드라이어로 바람을 쐬면 금방 마르는 이유
02 눈사람에 스웨터 입히기
03 물을 뿌리면 시원해지는 이유
04 북쪽 나라 연못에 사는 금붕어가 겨울을 날 수 있는 이유
05 구름이 생기는 이유
06 고무줄이 늘어나는 이유
07 친환경 급탕 시스템의 원리를 냉장고로 설명할 수 있는 이유
08 지구의 평균 기온이 결정되는 방법
COLUMN 열기관

2장 일상의 물리―빛과 소리에 관한 의문

01 버스가 쓰는 안경
02 두 개의 눈금 한가운데까지 물을 넣는 방법
03 신기루란?
04 거리를 재는 방법
05 빛을 비추면 같은 방향으로 반사하는 반사재
06 무지개가 보이는 이유
07 교통신호등 3원색의 비밀
08 하늘이 파란 이유
09 전망대에서는 어디까지 보일까?
10 청력검사와 모깃소리의 상관관계
11 스피커를 상자 속에 넣는 이유
12 도플러 효과와 속도측정기의 관계
13 소리가 나는 방향을 아는 방법
14 헬륨 목소리의 원리
COLUMN 빛은 파장인가 입자인가?

3장 일상의 물리―힘과 운동에 관한 의문

01 밸런스 버드가 균형을 잡는 이유
02 배가 나온 사람이 몸을 뒤로 젖히면서 서는 이유
03 구불구불한 철사를 펴는 방법
04 깊은 우물의 깊이를 재는 방법
05 신경의 반응 시간 알아보기
06 새총과 원숭이의 지혜
07 불꽃놀이가 구형으로 보이는 이유
08 슬로모션 촬영으로 괴수 영화를 찍는 이유
09 종이 그릇으로 낙하와 공기 저항의 관계 알아보기
10 10원짜리 동전 충돌의 수수께끼
11 가우스 가속기
12 전철이 급브레이크를 밟았을 때 풍선의 변화
13 급커브길에서의 안전한 운전법
14 탈수기와 원심력의 관계
15 땅속 세계가 있을까?
16 지구의 궤도가 원 궤도가 아니라는 사실을 간단히 아는 방법
17 피겨스케이팅 스핀의 비밀
18 회전의자에 앉은 채로 방향 바꾸기
19 팽이와 자전거의 관계
20 걸으면서 손에서 공을 떨어뜨리면?

4장 일상의 물리―물과 공기에 관한 의문

01 하이힐 뒷굽에 밟히면 아픈 이유
02 수압의 방향은 아래로 향할까?
03 컵의 얼음이 녹으면 물이 넘칠까?
04 비행기 안에서 과자 봉지는 어떻게 될까?
05 물의 무게는 깊이와 바닥 면적으로 결정될까?
06 혈압이 140이라는 것의 의미
07 유압잭의 원리
08 식은 그릇의 뚜껑과 마그데부르크 반구의 관계
09 선풍기의 날개에 먼지가 붙는 이유
010 열기구가 날 수 있는 이유
11 떠오르는 공의 비밀
12 비행기가 나는 방법
13 불리한 선두 주자
14 푸른 하늘에 떠 있는 구름이 떨어지지 않는 이유
15 욕조에 물을 너무 많이 채웠을 때

5장 일상의 물리―전기와 자기에 관한 의문

01 전기란 무엇인가?
02 전자가 음전하를 띠는 이유
03 작은 종잇조각이 붙는 이유
04 에레키테르(エレキテル)란?
05 스위치를 켜면 곧바로 전구가 켜지는 이유
06 전자파란 무엇인가?
07 위를 보고 걸으면?
08 파라볼라 안테나의 원리
09 휴대전화를 알루미늄 포일로 싸면 어떻게 될까?
10 지구가 커다란 자석?
11 자석의 N극과 S극을 분리할 수 없는 이유
12 못이 자석에 붙는 이유
13 정전기를 방지하는 방법
14 인덕션의 원리

마치며
주요 참고 도서

 

저자 소개 

저 : 하라 야스오

 

1934년 일본 가나가와현 출생. 1957년 도쿄대학 이학부 물리학과 졸업. 1962년 도쿄대학대학원 수료. 1962년 도쿄교육대학 이학부 조교. 1966년 도쿄교육대학 이학부 조교수. 1975년 쓰쿠바대학 물리학계 교수. 1997년 데이쿄헤이세이대학 교수. 2004년 공학원대학 엑스텐션센터 객원교수. 그 기간 동안 캘리포니아공과대학 연구원, 시카고대학 연구원, 프린스턴 고급연구소 연구원으로 활동. 저서로 『基礎...

 

저 : 우콘 슈지

 

1952년 일본 가나가와현 출생. 아오야마가쿠인대학 대학원 석사과정 수료. 이학박사. 가나가와현립 쇼난고등학교 교사, 일본 물리교육학회 이사로 부임한 바 있다. 『??で?しむ物理〈1〉「ひとりでに回る生卵」 실험으로 즐기는 물리<1> 혼자서 돌아가는 날달걀』, 『??で?しむ物理〈2〉「歌うワイングラス」 실험으로 즐기는 물리<2> 노래하는 포도주잔』<丸善>, 『物理?演習問題集 力?編 물리학 연습문제집 역학 편』, 『見て...

 

역 : 박제이

 

출판기획 및 번역가. 고려대학교 문예창작학과를 졸업하고 이화여자대학교 통역번역 대학원에서 한일전공 석사 학위를 취득했다. 옮긴 책으로는 『너의 이름은』, 『니체의 말 Ⅱ』, 『그래서 비트겐슈타인, 나_라는 세계의 발견』, 『그래서 붓다, 유쾌하게 산다는 것』, 『그래서 철학, 생각의 깊이를 더한다는 것』, 『포스트 자본주의』, 『원전 프로파간다』, 『악이란 무엇인가』, 『목소리와 몸의 교양』, 『일본의 내일』, ...

책 속으로

갈릴레오와 뉴턴이 창시한 근대적인 물리학은 눈에 보이거나 손으로 만질 수 있는 현상의 법칙을 탐구하는 것에서 시작했습니다. 눈으로 볼 수 있는 돌의 낙하 운동, 천체의 운행, 손으로 느끼는 열, 눈에 보이는 빛, 귀로 들리는 소리, 따끔하고 느끼는 마찰전기, 철 조각을 끌어당기는 자석의 작용 등의 연구에서 물리학이 시작된 것입니다. 즉 물리학은 일상의 물리 연구에서 시작되었다고 할 수 있습니다.
--- p.4

지구 표면에서 대기의 평균 기온인 15도와 우리가 예측한 영하 19도가 차이가 나는 가장 큰 이유는 태양광은 쉽게 통과하지만, 적외선은 흡수하므로 통과하기 어렵다는 대기 중의 수증기와 이산화탄소의 작용 때문이다. 그 결과 지면이 방사한 열은 대기에 쌓이므로 대기는 온도가 상승해 따뜻해진다. 이것이 온실효과의 원리다. 메탄과 오존, 프레온에도 온실효과가 있다.
--- p.36

도플러 효과라는 이름을 모르는 사람이라도 고속도로에서 사이렌을 울리며 맞은편 차선을 달리던 경찰차가 지나갈 때 사이렌 소리의 높이가 갑자기 낮아지는 것을 경험해 본 적이 있을 것이다. 음원과 소리를 듣는 사람 중 한쪽, 혹은 둘 다 운동할 때 들리는 소리의 진동수(높이)가 음원의 진동수와 다르게 들리는 현상이 도플러 효과다. 1842년 오스트리아의 도플러가 이런 현상이 소리와 빛에 대해 일어날 수 있다는 것을 지적한 이후로 도플러 효과라고 불린다.
--- p.72

물리학의 창시자라 할 수 있는 갈릴레오는 피사의 사탑에서 무거운 쇠구슬과 가벼운 쇠구슬을 동시에 떨어뜨려 동시에 땅에 떨어지는 것을 보여줬다는 전설이 있다. 갈릴레오는 공기의 저항을 무시할 수 있다면 모든 물체는 같은 가속도로 떨어질 것이라고 주장했다. 가속도란 시간에 따라 속도가 변하는 비율로, 자동차의 액셀이나 브레이크를 밟으면 체감할 수 있다.
--- p.88

자동차나 기차가 커브 길에서 탈선, 전복되지 않는 첫 번째 조건은 ‘노면이나 선로가 작용하는 내향성 방향의 중심력이 원심력과 균형을 이룬다’라는 조건이다. 자동차나 기차가 커브에서 탈선, 전복되지 않는 두 번째 조건은 ‘노면이나 선로와 바퀴의 접촉점 주변에서 전복시키려는 원심력의 토크(모멘트)보다 전복을 방해하는 중력의 토크가 더 크다’라는 조건이다.
--- p.108

아르키메데스는 시칠리아의 시라쿠사 왕으로부터 신에게 바치는 황금 왕관이 순금인지, 아니면 은이 섞여 있는지 왕관을 훼손하지 않고 확인하라는 명령을 받았다. 그가 공중에 있는 왕관과 같은 무게의 금괴와 왕관을 모두 실로 물속에 매달아 무게를 쟀더니 왕관이 더 가벼웠다. 이 사실은 왕관에 작용하는 부력이 더 크기 때문에 왕관이 밀어내는 물의 부피가 더 크다는 것, 따라서 왕관의 밀도가 순금보다 작으므로 왕관은 순금이 아님을 증명할 수 있었다.
--- p.139

점착 조건으로 인해 표면 바로 옆에서는 표면에 대한 유체의 속도는 무시할 수 있다. 그래서 선풍기 날개가 힘차게 바람을 일으키며 돌고 있어도 표면에 붙은 먼지가 있는 곳에서는 공기가 날개와 함께 돌고 있기에 먼지는 바람에 날아가지 않는다. 또한 테이블 위에 미세한 입자가 떨어져 있을 때는 불어서 털어내기가 어렵다. 헝겊으로 닦아내야 한다.
--- p.155

물체가 띠고 있는 전하가 양전하인지 음전하인지 판단하기 위해서는 부호를 이미 아는 전하를 띠는 물체에 가까이 가져다 대고 반발력을 받는지 인력을 받는지 알아보는 것 외에는 방법이 없다. 띠고 있는 전하의 부호를 아는 물체의 대표는 전자다. 요즘은 보기 힘들지만, 텔레비전에 사용되던 브라운관의 유리면은 전자총에서 나오는 전자에 의해 음전하를 띤다.

--- p.179

출판사 리뷰

배움에는 끝이 없고, 세상에는 신비로운 것들이 너무 많으니까!
몰라도 괜찮지만 배우면 훨씬 더 교양 있는 ‘일상 과학’의 세계로 들어가 보자

내가 배운 물리, 화학, 생물은 정말 어려운 것이었을까? 그렇게나 풀기 싫었던 미적분과 기하학은 대체 왜 배워야 했던 걸까. 일상에서 써먹을 수 있는 날이 오기는 할까? 그런 의문을 마음 어디엔가 품고 있었다면, ‘하루 한 권 시리즈’를 펼쳐 보자.

내일을 바꾸는 단 한 권의 지식, 하루 한 권 시리즈!

하루 한 권 시리즈는 우리가 일상에서 활용할 수 있도록 과학이 갖춘 실용적인 모습을 파헤치는 과학 교양 도서다. 과학을 잘 모르는 사람들도 쉽게 읽고 이해할 수 있도록 도판, 표, 친절한 설명을 통해 최대한 쉽게 내용을 담았다. 예컨대 어떻게 하면 훨씬 더 과학적으로 노력할 수 있는지, 어제 사 온 씨앗을 가장 빨리 싹틔우는 방법, 새집 증후군은 왜 생기는지까지. 일상에서 마주할 법할 부분들을 과학적으로 설명했다. 어렵거나 이해할 수 없는 내용이 아니라 우리 삶과 밀착된 문제를 과학을 통해 풀어내고, 그것들을 어떻게 바라보면 좋을지 함께 고민하는 책이다. 배움에는 끝이 없고 세상에는 너무 신기한 것들이 많으니까. 우리가 살아가는 일상의 ‘어떤’ 현상들을 과학의 눈으로 분석적으로 바라볼 수 있다면 얼마나 좋을까? 그것도 아주 가볍게, 책 한 권으로 말이다. 그리고 그러한 시각을 가진다는 건, 우리가 살아감에 있어 생존의 무기 하나를 더 가지게 됨을 의미한다. 이러한 무기는 우리가 어떤 현상에 지혜롭게 대처하고 싶을 때 활용할 수 있는 힘이 되어줄 것이다.

다양한 주제, 내 취향에 맞는 카테고리를 찾아보자!

책은 한 손에 가볍게, 지식은 머릿속 깊숙이! 언제 어디서나 가볍게 읽을 수 있도록 한 손에 들어오는 작은 크기로 만들었다. 각각의 주제마다 검증된 집필진이 써 내려가는 과학의 세계를 탐험하다 보면, 어느 순간 숫자와 지식으로 바라보는 세계에 푹 빠지게 될지도 모른다. 지하철이나 버스, 쉬는 시간에 조금씩 읽을 수 있도록 아주 쉽고 재미있는 내용으로만 구성했다. 세상을 분석적으로 바라보는 나의 모습을 기대해도 좋다. 주제 역시 물리, 화학, 생물학, 지구과학, 수학 등 다양한 카테고리로 구성되어 있어 내 취향에 맞는 책으로만 꺼내 읽기에도 적당하다. 나는 어떻게 하면 천재가 되어 일류의 세계로 향할 수 있는지… 사람이 만들어 낸 ‘진짜 광기’의 화학물질이 무엇인지. 이런 뜬금없는 질문도 좋다. 우리가 단순히 감각하는 세상 말고, 세상의 보이지 않는 현상까지도 과학적으로 풀어내 보자. 과학은 이론이 아니라 실전이니까!

당신의 호기심을 마음껏 발휘하게 해줄 일상 물리의 세계!

물리학에서는 주변에서 일어나는 현상에 의문을 느꼈을 때 우선 현상을 잘 관찰하고 가능하다면 실험도 한다. 호기심과 관찰력이 풍부할수록 물리학에 재능이 있는 셈이다. 실험한 후엔 추론을 거듭하고 가설을 세워서 또 그것을 확인하기 위해 실험을 반복한다. 그를 통해 자연계에서 생겨나는 현상을 이해해 나간다. 이것이 물리의 방식이다. 특별히 대단한 호기심이 필요한 것도 아니다. 더울 때 물을 뿌리면 시원해지는 이유나 하늘이 파란 이유, 못이 자석에 붙는 이유 등 일상생활에서 마주치는 아주 사소한 현상들이 왜 그런지 한 번이라도 궁금한 적이 있다면 충분하다. 심지어 우리가 바닥에 발을 붙이고 서 있을 수 있는 것마저도 물리학으로 설명할 수 있기 때문이다. 이 책 『하루 한 권, 일상 속 물리학』에서는 우리가 일상에서 마주칠 수 있는 약 70가지 종류의 의문을 가능한 한 쉽게 설명했다. 우선 책 여기저기를 펼쳐 평소에 궁금했던 의문부터 해결하고 그다음에는 다른 의문들도 모두 읽어보자. 그러고 나면 책에도 없는 새로운 의문을 마주치게 됐을 때 이 책에서 알게 된 이론을 바탕으로 그 이유를 추론하는 재미를 알게 될 것이다. 누가 뭐라고 하든 스스로 찾아보고 스스로 생각하는 것이 가장 즐거운 법이니까.