과학포기자도 이해하는 물리 이야기

[2019 우수과학도서] 2019 우수과학도서 - 정전이 되면 자이로드롭은 땅에 떨어질까?

정전이 되면 자이로드롭은 땅에 떨어질까? ⓒ 나무를 심는 사람들

‘정전이 되면 자이로드롭은 땅에 떨어질까?’는 어려운 용어나 복잡한 수식 없이 자연 현상을 이해하는 데 기초가 되는 물리학의 세계로 이끌어 주는 책이다. ‘공식 없는 물리 수업’으로 유명한 아주대학교 김영태 교수가 주변에서 흔히 볼 수 있는 여러 현상들을 물리학의 원리로 쉽고 꼼꼼하게 풀어 주어 물리라는 과목의 두려움을 없애 준다.

이 책에는 물리학의 기초라고 할 수 있는 자동차나 축구공 같은 물체의 움직임과 힘의 관계에 대해 알려주는 역학에서부터 전기와 자기 현상을 다루는 전자기학, 빛의 원리를 알려주는 광학과 아인슈타인의 상대성 원리를 포함한 현대 물리학까지 포함되어 있어 다양한 물리 분야에 대한 기초 지식을 쌓을 수 있다. 물리를 처음 배우기 시작하는 중학생부터 과학 포기자였지만 지금부터라도 과학, 특히 물리에 대해 조금이라도 알고자 하는 성인까지 누구나 읽을 수 있다.

누구나 한 번쯤 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 한 번쯤은 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.

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 건전지의 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.

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 된다.

또 과학에 대한 이해가 깊은 만화가 이자 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.

한편, 질문하는 과학은 물리학, 화학, 생명 과학, 지구 과학의 네 가지 학문으로 구성된 청소년 과학 탐구 시리즈이다. 흥미롭고 기발한 질문 40개와 에피소드가 담긴 명쾌한 답변으로 아이들이 과학과 친해질 수 있도록 돕는다.

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