그림으로 배우는 역학기초 (고미네 다쓰오, 2021)

책소개
놀이터에서 미끄럼틀을 탈 때, 자전거를 타고 커브 돌 때, 엘리베이터를 타고 있을 때, 샤워기의 물을 세게 틀면 샤워기 꼭지가 마구 흔들릴 때 등 일상 속에서 ‘역학’을 떠올리는 사람이 몇 명이나 있을까? 역학의 개념은 생활 속에 매우 밀접하게 관련되어 있으나 학문으로 마주하면 무조건 어렵다는 인식이 있으므로 시작도 전에 두려움을 갖는 독자들이 많다.

『그림으로 배우는 역학기초』는 물리학에서 다루어지는 기본적인 고전역학(뉴턴역학)이라고 불리는‘힘’,‘에너지’그리고‘운동’등에 대해 알기 쉽게 내용을 그림으로 표현하여 설명한 것이 이 책의 특징 중 하나이다. 더 나아가 이 책을 통해 물리학에 입문하고자 하는 독자들에게 일상생활은 역학실험실이라는 생각을 자연스레 떠올리도록 하는 것이 목표이다. 이 책은 막연히 어려운 학문이라고 인식된 역학의 기본 개념부터 일상 속 응용 원리까지 쉽게 이야기한 기본 입문서로서 물리학에 관심이 많은 일반 독자들도 충분히 마지막 페이지까지 함께 할 수 있을 것이다.

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목차
책을 펴내며

1장 역학의 첫걸음
1-1 역학은 힘과 운동의 관계를 설명한다
1-2 힘은 물체의 형태나 운동을 변화시키는 근원이 된다
1-3 관성과 질량은 물체의 운동에 대한 성질을 나타낸다
1-4 물체의 무게를 정하는 것
1-5 우리는 중력과 관성 안에서 생활하고 있다
1-6 책상 위에 놓인 책에 작용하는 힘
1-7 마찰은 접촉면을 맞대었을 때 생기는 현상
1-8 물체의 운동을 간단하게 표현해 보자
1-9 빠르기(속력)와 속도는 다르다
1-10 길이와 시간의 취급 방법
1-11 아이와 공 던지기 놀이의 요령
1-12 힘을 벡터로 나타내는 법과 그 사용법
1-13 힘과 돌림힘의 균형
1-14 일은 물체를 이동시키는 것
1-15 에너지는 일을 하는 능력
1-16 운동의 세기를 나타내는 운동량
역학의 첫걸음 일상생활은 역학실험실

2장 물체의 운동
2-1 달리고 있는 사람의 운동을 생각해 보자
2-2 속도의 SI 단위는 초당미터(m/s)
2-3 예제로 등속도 운동을 생각해 보자
2-4 문제를 시각화하여 생각해 보자
2-5 유연하게 생각해 보자
2-6 자동차의 출발부터 정지까지
2-7 등가속도로 달리는 자동차를 생각해 보자
2-8 등가속도 운동의 계산 예①
2-9 등가속도 운동의 계산 예②
2-10 중력에 의한 수직 아래 방향의 운동
2-11 공의 투하와 투척
2-12 투하·투척의 예제
2-13 루트를 직접 벗겨보자
2-14 비스듬하게 던진 공은 어떻게 될까?
2-15 삼각함수를 피해갈 수는 없다
2-16 공을 멀리 던지는 투사각은 45°
2-17 롤러코스터의 스피드는?
물체의 운동 몸으로 느끼는 속도는 어느 정도인가?

3장 힘과 운동
3-1 자연계의 4가지 힘
3-2 여러 가지 힘이 가해지는 형태
3-3 벡터의 합성과 분해
3-4 한 점에 작용하는 힘의 평형
3-5 힘과 중력·무게(중량)의 단위
3-6 운동의 상태는 유지된다
3-7 힘과 질량과 가속도의 관계
3-8 작용·반작용과 비관성계의 운동
3-9 엘리베이터 안의 힘을 생각해 보자
3-10 엘리베이터와 물건에서 힘의 관계
3-11 접촉면에서 운동을 방해하는 힘
3-12 손수레 위의 물체가 미끄러질 때의 운동
3-13 경사면에 놓인 물체의 운동
3-14 줄다리기의 승패는 마찰력으로 결정된다
3-15 원 궤도상의 운동을 생각해 보자
3-16 원운동을 만드는 힘
3-17 몸으로 느끼는 회전의 힘
3-18 물체를 회전시키는 능력
3-19 주변에서 돌림힘(토크)을 찾아보자
3-20 물체에 가해지는 힘의 평형
3-21 상자를 넘어뜨리지 않고 밀려면?
3-22 돌림힘의 역할
힘과 운동 힘의 모멘트와 토크

4장 일과 에너지
4-1 일의 정의를 체험해 보자
4-2 주방에서 실험해 보자
4-3 일을 편하게 할 수 없을까?
4-4 삼각형을 이용한 일의 지혜
4-5 일과 에너지의 관계
4-6 고전역학에서 생각하는 물체의 에너지
4-7 스프링의 일과 에너지
4-8 중력은 에너지를 보존시키는 힘
4-9 롤러코스터를 움직이는 것
4-10 그네의 진자운동
4-11 역학적 에너지가 소멸하는 일
4-12 역학적 에너지와 열에너지
4-13 열이 에너지를 이동시킨다
4-14 열에너지는 보존된다
4-15 에너지 변환과 자전거의 브레이크
4-16 파워가 있으면 일을 효율적으로 한다
4-17 차동도르래의 일
일과 에너지 지하철 선로의 에너지 절약 대책

5장 운동량과 충격량
5-1 운동량은 운동의 세기를 나타낸다
5-2 운동량과 에너지
5-3 에너지의 일과 충격량의 충격
5-4 물체의 충돌과 반발
5-5 낙하물이 튀어 올라오는 높이
5-6 충돌은 무게중심에 가까워졌다가 멀어지는 운동
5-7 충돌 후의 속도를 구해보자
5-8 비스듬한 충돌을 생각해 보자
5-9 야구의 타격과 비행기의 추격
5-10 물이나 공기의 운동을 생각해 보자
5-11 호스의 물과 제트 엔진
5-12 워터해머와 충격수차
5-13 흐름을 변화시키는 힘의 이용

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‘역학’은 물리학에 입문하는 입구!
우리의 일상생활 속에서 마주하는 역학을 말하다

놀이터에서 미끄럼틀을 탈 때, 자전거를 타고 커브 돌 때, 엘리베이터를 타고 있을 때, 샤워기의 물을 세게 틀면 샤워기 꼭지가 마구 흔들릴 때 등 일상 속에서 ‘역학’을 떠올리는 사람이 몇 명이나 있을까? 역학의 개념은 생활 속에 매우 밀접하게 관련되어 있으나 학문으로 마주하면 무조건 어렵다는 인식이 있으므로 시작도 전에 두려움을 갖는 독자들이 많다.
『그림으로 배우는 역학기초』는 물리학에서 다루어지는 기본적인 고전역학(뉴턴역학)이라고 불리는‘힘’,‘에너지’그리고‘운동’등에 대해 알기 쉽게 내용을 그림으로 표현하여 설명한 것이 이 책의 특징 중 하나이다.

더 나아가 이 책을 통해 물리학에 입문하고자 하는 독자들에게 일상생활은 역학실험실이라는 생각을 자연스레 떠올리도록 하는 것이 목표이다.
이 책은 막연히 어려운 학문이라고 인식된 역학의 기본 개념부터 일상 속 응용 원리까지 쉽게 이야기한 기본 입문서로서 물리학에 관심이 많은 일반 독자들도 충분히 마지막 페이지까지 함께 할 수 있을 것이다.

우리는 왜 역학을 어렵다고 하는가
역학에는 여러 가지 분야가 있다. 그중 초등학교부터 고등학교까지 과학과 물리에서 다루어지는 기본적인 힘과 운동을 설명하는 고전역학은 우리의 생활과 밀접하게 관련되어 있다. 하지만 사람들은 특히 학생들은 역학이라 하면 어렵다고 생각하는 경우가 많다. 그 이유 중 하나로 문제풀이 위주의 수업으로 역학을 만나기 때문이다. 또한 추상적인 수식 전개나 이해하기 어려운 용어 때문에 위화감을 느끼는 경우가 크다.

역학과 친해지기! 기존 역학의 벽을 허물다
이 책은 처음부터 구체적인 계산이나 정의를 제시하지 않고 일상생활 속의 현상을 예로 들면서 쉽게 개요를 소개한다. 전철, 자동차, 자전거 등 힘과 운동에 관계되어 있는 소재 뿐만 아니라 그네, 수도꼭지, 샤워기, 선풍기, 비행기 등 다양한 소재들을 통해 역학을 설명한다. 역학을 싫어하게 만드는 ‘첫 번째 걸림돌’이라고 여겨지는 삼각함수도 그림과 공식으로 한눈에 요점을 파악할 수 있도록 했다. 또한 수식과 그래프를 시각적으로도 이해할 수 있게 하였으며, 내용에 알맞은 일러스트는 역학에 대한 쉬운 접근을 할 수 있게 했다.
총 5장으로 구성된 이 책은 각 장의 마무리 부분에 주제에 맞는 이야기가 실려 자칫 딱딱하게 느껴질 수 있는 흐름을 시종일관 흥미롭게 이끌어주는 역할을 한다.