운동장에서 뛰면서 배우는 물리학

[2019 우수과학도서] 2019 우수과학도서- 뛰고 보니 과학이네?

뛰고 보니 과학이네? ⓒ 다른

중력부터 힘의 합성까지 운동장에서 뒹구는 십대를 위한 땀나는 과학!

뛰어노는 운동장부터, 공놀이까지 청소년들이 즐기는 놀이에서도 물리를 배울 수 있다. 운동장에서 즐기는 캐치볼부터 100미터 달리기까지 오감으로 물리학을 배울 수 있다면 학생들에게 큰 도움이 될 것이다.

흔히 물리학을 과학자나 공부하는 어려운 학문으로 생각한다. 학교를 졸업하고 나면 ‘F=ma’ 같은 간단한 공식만이 그나마 물리를 배웠다는 흔적처럼 머릿속에 남지만 그조차도 뜻을 제대로 모르는 경우가 많다. 많은 사람에게 물리 지식은 그들의 삶에서 동떨어져 있다.

물리를 재밌게 이해할 수 있는 방법이 없을까? ‘뛰고 보니 과학이네?’는 십 대 청소년이 체육 수업이나 여가 시간에 즐기는 스포츠를 통해 기초 물리학 지식을 쉽게 쌓을 수 있는 교양서다.

청소년을 위한 재기발랄 과학 이야기

우리가 달리고 움직이는 모든 순간에는 물리법칙이 있다. 왜 덩치 큰 사람이 몸싸움에 강할까? 왜 스케이트 날은 길고 납작할까? 달리기할 때 왜 엎드려서 출발할까? 이 책을 읽으면 운동을 하거나 보면서 한 번쯤은 궁금해했던 것에 대한 답을 찾을 수 있다.

이 책은 운동의 원리를 중‧고등학교 과학 교과 과정에서 중요하게 다루는 개념과 접목해 쉽게 설명한다. 예를 들어 운동장에서 하는 슬라이딩에서 뉴턴의 관성의 법칙을 설명하고 자전거 타기로 운동량 보존의 법칙을 소개한다. 인라인스케이트를 탈 때 관찰할 수 있는 힘의 분해, 팽팽한 줄다리기에서 생기는 힘의 합성을 살펴본다.

이뿐만 아니라 2018년 평창 동계올림픽에서 최고의 화제였던 컬링부터 피겨 여왕 김연아의 점프 기술, 화려한 바나나킥이 있는 축구, 야구 투수의 커브볼까지 온갖 스포츠를 망라한다. 더 나아가 대중교통, 영화, 게임 등 생활 속의 다양한 순간으로 폭을 넓힌다. 이로써 십대의 일상에 ‘당연하지!’가 아니라 ‘왜?’라는 질문을 던진다.

만약 슬라이딩하는 데 마찰력이 없다면 어떤 일이 벌어질까? 슬라이딩하던 자세로 쭉 미끄러져 나갈 것이다. 앞에서 막아 주는 벽이나 사람이 없다면 절대 멈출 수 없어서 지구를 벗어날지도 모른다. 중력마저도 없다면 영원히 지구와 작별이다! 그런데 그전에 달릴 수는 있을까? 멈춘 상태였다면 슬라이딩은 물론이고 애초에 달리지도 못했을 것이다. 지구 표면의 모든 물체는 중력과 마찰력을 바탕으로 운동하기 때문이다.

또 가벼운 물체는 쉽게 속도를 낼 수 있지만 그만큼 쉽게 속도를 잃을 수 있다. 따라서 공은 운동경기에 따라 적합한 무게가 있다. 볼링공을 한 번만 굴려 열 개의 핀을 모두 쓰러트리기 위해서는 공에 충분한 운동량이 필요하다. 몸 뒤에서부터 앞까지 크게 움직여 공에 충분한 힘을 가해 운동량을 크게 한다. 이때 단지 공의 속도가 빠르다고 해서 핀을 모두 쓰러뜨릴 수 있는 것은 아니다. 공의 질량이 충분해야 다른 물체를 치고도 운동량이 남는다.

물리법칙을 직접 체험하는 방법을 제안하는 ‘땀나는 실험’ 코너는 아령과 회전의자를 이용한 실험, 플랭크 자세, 시소 타기 등 일상에서 쉽게 따라 해 볼 수 있는 활동으로 구성했다. 이를 통해 평소 당연하다고 여기는 것을 하나씩 되돌아보면서 물리 공식을 온전히 내 것으로 만드는 힘을 기를 수 있다.

이 책은 일상 속에서 쉽게 접하는 활동들을 통해 관성의 법칙, 가속도의 법칙, 작용과 반작용의 법칙, 힘의 분해와 합성 등에 대해 배울 수 있도록 도우며, 운동을 통해 물리학을 쉽고 재미있게 배울 수 있는 비법을 전한다.

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