한 번 읽으면 절대 잊을 수 없는 물리 교과서 : 스토리로 이해하는 지금까지 없었던 물리 입문서

이케스에쇼타

수험생동기부여코치이며온라인입시학원‘마나비에이드’에서활동중이다.1989년에일본후쿠오카에서태어났으며,대학입학후학원네곳에서강사경험을쌓고,그중두곳에서는주임강사로근무했다.

대학생때공저로『중고생의공부고민을해결해드리겠습니다』를출판했다.현재는학원에서물리와수학을가르치면서고등학교에출장수업과강연을나가기도한다.공저,저서로『중고생의공부고민을해결해드리겠습니다』와그속편이있고,『公式を暗記したくない人のための高校物理がスッキリわかる本』등이있다.미디어출연,감수에는「テストの花道ニュ?ベンゼミ」,「朝日新聞」,「リクル?トキャリアガイダンス」,「??ガクセイ」등이있다.

들어가며_물리에는하나의스토리가있다!
homeroom①물리는공식을암기할필요가전혀없다!
homeroom②물리는‘스토리’로배우자!
homeroom③이것만은!물리에필요한수학

제1장역학
역학은운동방정식이90%
위치·속도·가속도물체가‘언제’‘어디에’있는지아는것이역학의목적
등가속도운동‘세가지식’의의미를‘v-t그래프’에서해석한다
상대운동‘움직이는물체’사이의‘속도’와‘위치’를구한다
운동방정식‘힘’과‘가속도’의인과관계를나타내는운동방정식
작용·반작용의법칙힘이발생하려면두개이상의물체가필요하다
힘의종류접촉력은원자와분자에의한전자기적힘
경사면위물체의운동경사면의운동은힘을‘분해’한다
힘의평형힘의평형은‘가속도0’인운동방정식
마찰력마찰력은세가지로나누어이해한다
탄성력탄성력의크기를구하는‘훅의법칙’
관성력중력,접촉력외의외관상힘‘관성력’
일과에너지/충격량과운동량①운동방정식에서얻을수있는두가지정보
일과에너지①일이란‘힘의거리합계’
일과에너지②일과에너지에는어떤관계가있을까?
충격량과운동량①충격량이란‘힘의시간합계’
충격량과운동량②충격량과운동량에는어떤관계가있을까?
일과에너지/충격량과운동량②에너지와운동량은언제사용하면좋을까?
위치에너지중력의일을에너지로보는‘위치에너지’
역학적에너지보존법칙‘역학적에너지’는운동에너지와위치에너지의합
운동량보존법칙운동량의총합은충돌전후가같다
반발계수충돌전후의상대속도차이로‘반발계수’를구한다
등속원운동일정한속력으로움직이는원운동의속력과각속도의관계
구심운동방정식가속도가한정된원운동의운동방정식
원심력‘구심력’과‘원심력’은다른힘
단진동①반드시단진동이되는가속도의형태
단진동②단진동의대표적인예수평용수철진자
만유인력의법칙①질량을가진물체사이에는반드시인력이작용한다
만유인력의법칙②만유인력의위치에너지를구하는방법
우주속도지구를한바퀴돌수있는공의속도는?
케플러의법칙천체의운동에관한세법칙‘케플러의법칙’
돌림힘①물체를회전시키려는작용‘돌림힘’
돌림힘②돌림힘을결정하는두요소
돌림힘③세힘의작용선은반드시한점에서교차한다
무게중심‘수학적무게중심’과‘물리학적무게중심’은같다

제2장열역학
열현상을‘역학적’으로접근한열역학
열역학이란무엇인가?‘뉴턴역학’과‘확률통계론’의융합
열과온도역학적인온도‘절대온도’
비열과열용량‘물체’의온도를1[K]올리는데필요한열량
이상기체‘분자의움직임’으로열현상을알아본다
상태방정식보일의법칙과샤를의법칙으로만든‘상태방정식’
내부에너지이상기체의운동에너지의합을구한다
열역학제1법칙에너지의흡수와방출을표시한‘열역학제1법칙’
기체의변화①P-V그래프로‘기체의변화’를따라가본다
기체의변화②기체의대표적인변화네가지
기체분자운동론기체의압력을‘입자의운동’으로본다

제3장파동
파동현상을‘미세입자의움직임’으로본다
파동이란무엇인가?‘분자의진동’에의해발생하는파동현상
파동의종류‘파동현상’은크게두가지로나뉜다
횡파와종파‘진동방향’으로파동을분류
파동의특징파동을특징짓는여섯가지물리량
파동의기본식파동현상을수식으로나타낸‘파동의기본식’
반사파와정상파파동이부딪치면어떻게될까?
정상파같은파동이역주해형성하는‘정상파’
고유진동여러가지물질이가지는진동
현의진동현에전달되는파동의진동
공기기둥의진동통안에있는공기분자의진동‘공기기둥의진동’
도플러효과왜구급차의사이렌소리는지나가면달라질까?

제4장전자기학
고전물리학에‘장’이라는새로운관점이탄생하다
전자기학이란무엇인가?전자기를‘입자의움직임’으로인식한다
전하전하사이에작용하는힘을수식으로표현한‘쿨롱의법칙’
전기장(전계)‘전하의운동’을표현하는공간‘전기장’
전위와전압‘전위’란전기적인위치에너지
전자기장전자기장의네가지법칙을나타내는‘맥스웰방정식’
‘전기력선’과‘가우스의법칙’‘전기력선’을정량적으로평가한‘가우스의법칙’
금속금속내의전자는어떻게이동할까?
축전기축전기와전기용량의관계
전류전하의대행진‘전류’
저항의정의저항과전류로전압을구하는‘옴의법칙’
전력전류가흘러서생기는열‘소비전력’
회로회로의전류,전압을구하는‘회로방정식’
자기장전하가자기장으로부터받는힘‘로런츠힘’
자기장의형성자기장의모양을나타내는‘오른나사의법칙’
전자기유도자기장을변화시키면‘전기장’이생긴다

제5장원자물리학
‘고전역학’에서‘현대물리학’으로의전환기
원자물리학=전기양자론원자레벨의미시세계를연구한‘전기양자론’
빛①금속에서전자기튀어나오는‘광전효과’
빛②빛을입자로생각하는‘광자가설’
이중성빛은파동인가?아니면입자인가?
전자전자의파동성을나타내는물질파(드브로이파)
원자①원자모형의역사
원자②보어의수소원자모형
질량과에너지의등가관계사실질량과에너지는같다
원자핵의구조양성자,중성자로구성된원자핵
결합에너지핵자를떼어내면질량이변한다
원자핵의붕괴원자핵의붕괴로방출되는‘방사선’
붕괴의모습확률적으로발생하는원자핵의붕괴

고등학교물리는
‘현대물리학을배우기전에알아두어야할
물리의역사’다!

고등학교물리에는100개정도의공식이등장한다.의미도잘모르는숫자나기호의나열을100개나암기하는일은전화번호를100개를암기하는일과다르지않다.이런공부는고행일뿐이다.그래서저자는공식만외워서는안된다고말한다.사실물리는원래외울필요가거의없는과목이다!

물리에나오는공식들은‘물리나무’에돋아난‘잎’에지나지않다.물리공부에서는‘물리나무’의‘줄기’를이해하는일이가장중요하다.‘줄기’란공식이생긴배경,즉‘스토리’를말한다.스토리를한번이해해두면억지로공식을외우려고하지않아도스스로유도할수있게된다.

그렇다면물리의스토리란도대체무엇일까?고등학교물리에서다루는내용은물리학분야중‘고전물리학’이다.고전물리학은17세기뉴턴이발견한운동방정식에서시작된다(뉴턴역학).당시과학자들은뉴턴의역학적개념을바탕으로물체의운동이나열,파동,전자기등의물리현상을시행착오를거치면서하나씩풀고밝혔는데,19세기말즈음설명할수없는다양한물리현상에직면했다.그렇게고전물리학은종식을맞이하고대학물리에서다루는양자론의시대가시작되었다.이것이고등학교물리내용의이면에흐르는스토리의큰줄기다.

한계단씩기본을다지는스텝업물리
하나하나차근차근개념을쌓아보자!

물리학을아주간결하게표현하면“모든자연현상을어떤규칙에근거한움직임으로보고기술하는학문”이다.이‘기술’이라는행위의결과로공식이라는수식이생겼다.즉,물리를배울때는공식그자체가아니라,공식이만들어진배경이되는스토리가중요한것이다.

물리에등장하는‘공식’뒤에는자연계의이치를연구하는과정에서시행착오를거듭해온유명한천재들의위대한‘인간드라마’가숨어있다.무엇보다스토리를이해하면억지로의미도모르는채수식을외우는고행을하지않아도스스로공식을끌어낼수있다.

이책으로물리와친해지고아주조금이라도‘물리가즐겁다,생각보다물리가재미있다,물리가신기하다’라고생각하게되었기를바란다.