재미있는 실험으로 배우는 물리교실 (와타나베 요시테루, 2010)

책소개
사이언스 Why? 시리즈. 난해한 공식을 계산하는 물리가 아니라 물리학의 기본 영역인 힘, 열, 빛, 전기를 비롯하여 유체역학까지 총 다섯 분야를 물리학의 에피소드와 실험을 통해 물리학의 개념을 쉽게 설명한다. 우리 눈에 보이지 않는 것과 느낄 수 없는 것, 거대한 것, 작은 것 등 가까운 곳에서 일어나는 자연 현상을 다루는 물리학을 과학사의 주요 포인트와 간단한 실험으로 쉽게 이해할 수 있도록 구성되어 있다.

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목차
머리말

제1장 역학의 탐구
아리스토텔레스의 운동론과 낙하 운동
아리스토텔레스의 지상 부근에서 일어나는 자연 운동에 대한 생각
아리스토텔레스의 강제 운동에 대한 생각
아리스토텔레스의 운동론에 대한 비판
아리스토텔레스 운동론의 모순

갈릴레오의 업적과 운동론의 발전
갈릴레오가 발견한 법칙① 진자의 등시성
갈릴레오가 발견한 법칙② 낙하 거리는 시간의 제곱에 비례한다.
갈릴레오가 발견한 법칙③ 진공상태에서물체는 동시에 떨어진다.
갈릴레오가 발견한 법칙④ 포물선 운동은 두 가지 운동의 조합이다

힘, 운동량, 운동 에너지의 구별
힘의 분류
진공 속에서의 포물선 운동
보존되는 것은, mv? mv2?
운동량 보존과 에너지 보존

힘의 정의
힘의 크기를 어떻게 정의할 것인가?
힘 때문에 운동의 무엇이 변하는가?
힘과 질량, 가속도의 관계
만약 힘의 균형이 잡혀 있다면

관성 질량과 중력 질량
갈릴레오의 사고 실험과 관성의 법칙, 관성 질량
일반 상대성이론과 질량의 근원을 찾는 소립자
역학의 탐구를 마치며

제2장 열의 탐구
열이란 무엇인가
고대 사람들은 열을 어떻게 생각했나
플로지스톤(燃素)과 칼로릭(熱素)
열은 에너지의 형태 중 하나다
열운동

기체 분자의 운동
100℃ 수증기 사우나에서 화상을 입지 않는 이유는?
기체 분자의 속도를 비교해 보자
기체 분자의 운동 정도가 절대온도
기체 분자의 온도가 같으면 속도도 모두 같은가?

열기관의 원리
열기관이 움직이기 위해서는?
열을 버리지 않으면 열기관은 연속적으로 움직이지 않는다
효율 좋은 열기관으로 만들기 위해서
따뜻하게 차갑게’를 반복하는 것은 이런 곳에도?

열역학 제2법칙
열역학 제1법칙의 한계
들어간 열의 모든 것을 일로 바꿀 수 있나?
제1종 영구기관과 제2종 영구기관
맥스웰의 악마

열전달 방법
열전도…열로 찌르는 것이 전해진다.
열대류…덩어리의 이동으로 전해진다.
열방사…전자파가 되어 열을 전달한다.

열의 탐구를 마치며

제3장 빛의 탐구
빛의 직진성과 굴절
빛은 직진한다
보인다는 것
볼록 렌즈는 왜 거꾸로 된 실상을 만드나

빛의 입자성과 파동성: 고전편
빛은 왜 휘어지나
하위헌스의 원리
페르마의 원리
복굴절과 빛의 입자성, 파동성

광속 측정과 파동의 역전 승리
뢰머의 광속 측정
토마스 영의 활약
프레넬의 역전극
물속에서 광속 측정과 파동설의 승리…그러나

에테르의 수수께끼
아라고의 불안
에테르의 바람
광속도 불변의 원리

빛의 입자성과 파동성: 근대편
19세기의 암운
광양자 가설
빛의 입자성으로 설명 가능한 것은?
빛의 이중성이 초래한 것

빛의 탐구를 마치며

제4장 전기의 탐구
정전기의 시대
정전기력을 제일 처음 발견한 사람은 누구?
의사 길버트의 책
유전분극이란?(현재의 해석)
정전유도란?(현재의 해석)

정전기의 성질
전기를 모으는 도구의 발명 라이덴병
정전기의 방전
전기량과 정전기력의 관계: 쿨롱의 법칙
쿨롱의 법칙을 처음으로 발견한 사람은 쿨롱이 아니다

정전기에서 동전기로
동물전기와 금속전기
볼타의 전퇴(voltaic pile)
전퇴에서 발전하다
열전기와 제베크 효과

전기로 찾는 물질의 성질
전기분해
옴의 법칙을 발견하기 직전
옴의 법칙

직교 논쟁
직류와 교류
직류 송전의 결점과 교류 송전의 우위
에디슨 vs 니콜라 테슬라

전기의 탐구를 마치며

제5장 유체의 탐구
층류와 난류
유체역학이란?
층류와 난류의 구별
층류인데 소용돌이가 있다?
층류의 연구는 최첨단 과학으로 이어진다.

정지유체
수압은 모든 방향으로 작용한다: 파스칼의 원리
부력은 왜 발생하는가?
오해하기 쉬운 아르키메데스 원리의 진실

표면장력
왜 표면장력이 일어나는가?
표면장력과 수학적 접근
표면장력을 약하게 하는 계면활성제
모세관 현상의 불가사의

베르누이의 정리
베르누이 부자의 불화
베르누이의 정리를 올바르게 이해하기 위해서
유체의 에너지보존법칙
베르누이 정리의 잘못된 사용법

양력의 발생
코안다 효과
양력은 어떻게 발생하는가?

유체의 탐구를 마치며

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“물리학의 어려운 개념이 재미있는 실험을 통해 쉽게 이해된다!”

물리라는 말만 들어도 금방 머리가 아파오는 과목입니다. 공부를 잘하는 학생들 마저도 물리과목이 쉽다고 얘기하는 경우는 드뭅니다.
물리학은 이 세상을 구성하는 사물과 현상을 주제로 다루지만 난해한 공식을 계산하여 수식과 법칙으로 설명하는 학문적 특성 때문에 많은 사람들이 어렵게 생각합니다.
이 책은 난해한 공식을 계산하는 물리가 아니라 물리학의 기본 영역인 힘, 열, 빛, 전기를 비롯하여 유체역학까지 총 다섯 분야를 물리학의 에피소드와 실험을 통해 물리학의 개념을 쉽게 설명하고 있습니다. 특히 난해한 공식이나 계산이 없기 때문에 물리를 좋아하는 사람, 싫어하는 사람, 앞으로 물리를 배울 중학생, 고등학생이 모두 즐겁게 읽을 수 있는 내용입니다.

이 책의 저자인 와타나베 요시테루는 물리학을 좀 더 쉽게 이해할 수 있도록 우리 주변에서 겪게되는 현상을 소재로 쉽게 구할 수 있는 도구를 사용하여 물리학을 대중들에게 친근하게 알려주기 위해 노력하는 고등학교 물리교사로 일본에서 널리 알려져 있습니다. “실험을 하면 누구나 물리가 좋아진다!”는 저자의 평소 생각은 이 책을 집필의도 담겨 우리 눈에 보이지 않는 것과 느낄 수 없는 것, 거대한 것, 작은 것 등 가까운 곳에서 일어나는 자연 현상을 다루는 물리학을 과학사의 주요 포인트와 간단한 실험으로 쉽게 이해할 수 있도록 구성되었습니다. 그동안 물리를 어렵게 생각했던 학생과 일반인들도 재미있는 실험을 통해 물리의 개념을 공부할 수 있는 책입니다.