목차
제1부
제1장 측정, 태양의 일몰로 지구반지름의 측정이 가능할까? = 1
1.1 측정 = 2
1.2 국제단위계 = 2
1.3 단위환산 = 3
1.4 길이 = 4
1.5 시간 = 5
1.6 질량 = 7
연습문제 = 8
제2장 직선운동, 나이아가라 폭포에서 강철구가 떨어지는 시간은 얼마나 걸릴까? = 9
2.1 운동 = 10
2.2 위치와 변위 = 10
2.3 평균속도와 평균속력 = 11
2.4 순간속도와 순간속력 = 13
2.5 가속도 = 14
2.6 등가속도운동 = 16
2.7 자유낙하 가속도 = 19
연습문제 = 21
제3장 벡터, 동굴 탐사에서 벡터를 어떻게 사용하는가? = 23
3.1 벡터와 스칼라 = 24
3.2 기하학적으로 벡터 더하기 = 24
3.3 벡터의 성분 = 27
3.4 단위벡터 = 29
3.5 벡터성분으로 벡터 더하기 = 29
3.6 벡터 곱하기 = 31
연습문제 = 34
제4장 이차원 운동과 삼차원 운동, 인간 포탄을 위한 안전망의 위치는 어떻게 정하는가? = 36
4.1 이차원 운동과 삼차원 운동 = 37
4.2 위치와 변위 = 37
4.3 평균속도와 순간속도 = 38
4.4 평균가속도와 순간가속도 = 41
4.5 포물체 운동 = 42
4.6 포물체 운동의 분석 = 44
4.7 등속원운동 = 47
연습문제 = 49
제5장 힘과 운동 - Ⅰ, 과연 사람이 자신의 이빨로 객차 2량을 끌 수 있을까? = 51
5.1 가속도의 원인은 무엇일까? = 52
5.2 Newton의 제1법칙 = 52
5.3 힘 = 53
5.4 질량 = 54
5.5 Newton의 제2법칙 = 56
5.6 중요한 힘 = 58
5.7 Newton의 제3법칙 = 62
5.8 Newton법칙의 응용 = 63
연습문제 = 66
제6장 힘과 운동 - Ⅱ, 고양이는 왜 낮은 곳보다 높은 곳에서 떨어지는 것이 오히려 안전할까? = 68
6.1 쓸림 = 69
6.2 쓸림의 특성 = 70
6.3 끌림힘과 종단속력 = 73
6.4 등속원운동 = 75
연습문제 = 78
제7장 운동에너지와 일, 어마어마한 무게를 들어올릴 때 필요한 일은 얼마나 될까? = 81
7.1 에너지 = 82
7.2 일 = 83
7.3 일과 운동에너지 = 84
7.4 중력이 한 일 = 86
7.5 용수철 힘이 한 일 = 89
7.6 변하는 힘이 한 일 = 92
7.7 일률 = 95
연습문제 = 97
제8장 퍼텐셜에너지와 에너지보존, Easter 섬의 거대한 석상들을 세웠던 불가사의한 에너지 샘은 무엇인가? = 99
8.1 퍼텐셜에너지 = 100
8.2 경로와 무관한 보존력 = 102
8.3 퍼텐셜에너지 구하기 = 104
8.4 역학에너지 보존 = 106
8.5 퍼텐셜에너지 곡선 읽기 = 109
8.6 외부힘이 계에 한 일 = 112
8.7 에너지보존 = 115
연습문제 = 117
제9장 입자계, 어떻게 발레리나가 중력을 없애버린 것처럼 보일 수 있을까? = 120
9.1 특별한 점 = 121
9.2 질량중심 = 121
9.3 입자계에 대한 Newton의 제2법칙 = 125
9.4 선운동량 = 129
9.5 입자계의 선운동량 = 129
9.6 선운동량의 보존 = 131
연습문제 = 132
제10장 충돌, 왜 나무판보다 벽돌을 격파하기가 쉬울까? = 135
10.1 충돌이란 무엇인가? = 136
10.2 충격량과 선운동량 = 137
10.3 충돌에서의 운동량과 운동에너지 = 140
10.4 일차원 비탄성충돌 = 141
10.5 일차원 탄성충돌 = 144
10.6 이차원 충돌 = 147
연습문제 = 148
제11장 회전, 업어치기 기술에 숨겨진 물리학은 무엇일까? = 151
11.1 병진운동과 회전운동 = 152
11.2 회전변수 = 152
11.3 등각가속도 회전 = 155
11.4 병진운동 변수와 회전운동 변수의 관계 = 155
11.5 회전 운동에너지 = 158
11.6 회전관성 계산하기 = 159
11.7 돌림힘 = 161
11.8 회전에 관한 Newton의 제2법칙 = 163
11.9 일과 회전 운동에너지 = 165
연습문제 = 168
제12장 굴림운동, 돌림힘 및 각운동량, 공중 곡예술에서 네 바퀴 공중제비는 왜 어려울까? = 171
12.1 굴림운동 = 172
12.2 굴림운동의 운동에너지 = 174
12.3 굴림운동의 힘 = 174
12.4 다시 살펴본 돌림힘 = 177
12.5 각운동량 = 179
12.6 회전운동에 관한 Newton의 제2법칙 = 180
12.7 입자계의 각운동량 = 183
12.8 고정축 주위로 회전하는 강체의 각운동량 = 184
12.9 각운동량 보존 = 185
연습문제 = 189
제2부
제13장 평형과 탄성, 바위틈을 오르는 도중에 안전하게 휴식을 취하려면 어떻게 해야 할까? = 191
13.1 평형 = 192
13.2 평형조건 = 193
13.3 무게중심 = 194
13.4 정적 평형의 몇 가지 보기 = 196
연습문제 = 199
제14장 중력, 블랙홀을 어떻게 알 수 있을까? = 201
14.1 우주와 중력 = 202
14.2 Newton의 중력법칙 = 202
14.3 중력과 중첩원리 = 204
14.4 지표면 근처의 중력 = 205
14.5 지구 내부에서의 중력 = 208
14.6 중력 퍼텐셜에너지 = 209
14.7 행성과 위성 : Kepler의 법칙 = 214
14.8 위성의 궤도와 에너지 = 217
연습문제 = 220
제15장 유체, 미숙한 잠수부가 이따금 죽게 되는 이유는 무엇인가? = 222
15.1 유체와 세상 = 223
15.2 유체란 무엇인가? = 223
15.3 밀도와 압력 = 223
15.4 정지해 있는 유체 = 226
15.5 Pascal의 원리 = 228
15.6 Archimedes의 원리 = 229
15.7 이상유체의 운동 = 231
15.8 연속방정식 = 232
15.9 Bernoulli 방정식 = 234
연습문제 = 237
제16장 진동, 멀리서 발생한 지진파가, 어떻게 멕시코 시티의 건물들을 붕괴시켰겠는가? = 239
16.1 진동 = 240
16.2 단조화운동 = 240
16.3 단조화운동에 대한 힘의 법칙 = 243
16.4 단조화운동의 에너지 = 245
16.5 단조화 각진동자 = 247
16.6 진자 = 247
16.7 단조화진동과 등속원운동 = 251
연습문제 = 252
제17장 파동 - Ⅰ, 전갈은 시각이나 청각을 사용하지 않고, 어떻게 먹이를 잡을 수 있을까? = 255
17.1 파동과 입자 = 256
17.2 파동의 유형 = 256
17.3 가로파동과 세로파동 = 257
17.4 파장과 진동수 = 258
17.5 진행파동의 속도 = 261
17.6 파동의 중첩원리 = 263
17.7 파동의 간섭 = 264
17.8 위상자 = 267
17.9 정지파 = 269
17.10 정지파와 공명 = 271
연습문제 = 273
제18장 파동 - Ⅱ, 아주 캄캄한 곳에서 박쥐는 어떻게 나방을 잡을 수 있는가? = 274
18.1 음파 = 275
18.2 간섭 = 275
18.3 세기와 소리준위 = 277
18.4 음악적인 소리의 샘 = 279
18.5 맥놀이 = 281
18.6 Doppler 효과 = 282
연습문제 = 287
제19장 온도, 열, 열역학 제1법칙, 일본벌들은 말벌의 공격을 어떻게 막아내는가? = 289
19.1 열역학 = 290
19.2 열역학 제0법칙 = 290
19.3 온도 = 291
19.4 섭씨온도 = 293
19.5 온도와 열 = 293
19.6 열용량 = 295
19.7 열과 일 구하기 = 298
19.8 열역학 제1법칙 = 300
19.9 특별한 열역학과정 = 301
19.10 열전달 = 304
연습문제 = 307
제20장 기체운동론, 차가운 탄산음료의 용기를 딸 때, 안개가 생기는 이유는 무엇인가? = 309
20.1 기체에 대한 새로운 관점 = 310
20.2 Avogadro 수 = 310
20.3 이상기체 = 311
20.4 압력, 온도, 제곱평균제곱근 속력 = 314
20.5 병진 운동에너지 = 316
20.6 이상기체의 몰비열 = 317
20.7 자유도와 몰비열 = 321
20.8 이상기체의 단열팽창 = 322
연습문제 = 326
제21장 엔트로피와 열역학 제2법칙, 시간의 방향은 어떻게 정해지는가? = 327
21.1 한 방향 과정 = 328
21.2 엔트로피 변화 = 329
21.3 열역학 제2법칙 = 333
21.4 실제 기관의 엔트로피 = 334
21.5 실제 기관의 효율 = 338
21.6 엔트로피의 통계역학적 풀이 = 339
연습문제 = 343
제3부
제22장 전하, Wintergeen 사탕을 부술 때 푸른 빛이 보이는 이유는 무엇인가? = 345
22.1 전자기학 = 346
22.2 전하 = 346
22.3 도체와 절연체 = 347
22.4 Coulomb의 법칙 = 348
22.5 전하는 양자화되어 있다 = 352
22.6 전하는 보존된다 = 354
연습문제 = 355
제23장 전기장, 분화구 상공에서 거대한 전기방전이 일어나는 이유는 무엇인가? = 356
23.1 전하와 힘 = 357
23.2 전기장 = 357
23.3 전기장선 = 358
23.4 점전하가 만드는 전기장 = 360
23.5 전기쌍극자가 만드는 전기장 = 362
23.6 선전하가 만드는 전기장 = 363
23.7 대전된 원판이 만드는 전기장 = 367
23.8 전기장 안의 점전하 = 368
23.9 전기장 안의 전기쌍극자 = 371
연습문제 = 373
제24장 Gauss의 법칙, 번개의 폭은 얼마나 될까? = 375
24.1 Coulomb의 법칙에 대한 새로운 관점 = 376
24.2 다발 = 376
24.3 전기장 다발 = 377
24.4 Gauss의 법칙 = 379
24.5 Gauss의 법칙과 Coulomb의 법칙 = 380
24.6 고립된 도체 = 381
24.7 Gauss 법칙의 응용 : 원통대칭 = 383
24.8 Gauss 법칙의 응용 : 면대칭 = 385
24.9 Gauss 법칙의 응용 : 구대칭 = 387
연습문제 = 389
제25장 전기퍼텐셜, 갑자기 당신의 머리카락이 위로 곤두선다면 어떠한 위험이 있겠는가? = 391
25.1 전기 퍼텐셜에너지 = 392
25.2 전기퍼텐셜 = 393
25.3 등퍼텐셜면 = 395
25.4 전기장에서 퍼텐셜 구하기 = 397
25.5 점전하가 만드는 퍼텐셜 = 399
25.6 점전하 무리가 만드는 퍼텐셜 = 400
25.7 전기쌍극자가 만드는 퍼텐셜 = 401
25.8 연속 전하분포가 만드는 퍼텐셜 = 402
25.9 퍼텐셜에서 전기장 구하기 = 404
25.10 점전하 계의 전기 퍼텐셜에너지 = 406
연습문제 = 408
제26장 전기용량, 당신의 친구가 길거리에서 심장마비 증세를 일으키면 어떻게 하겠는가? = 410
26.1 축전기의 사용 = 411
26.2 전기용량 = 411
26.3 전기용량 계산하기 = 413
26.4 축전기의 병렬연결과 직렬연결 = 417
26.5 전기장에 저장된 에너지 = 421
연습문제 = 423
제27장 전류와 저항, 체펠린형 Hindenburg호가 불타면서 추락한 이유는 무엇일까? = 425
27.1 움직이는 전하와 전류 = 426
27.2 전류 = 427
27.3 전류밀도 = 428
27.4 저항과 비저항 = 431
27.5 Ohm의 법칙 = 434
27.7 전기회로의 에너지와 일률 = 436
27.8 반도체 = 438
27.9 초전도체 = 439
연습문제 = 439
제28장 회로, 전기뱀장어는 큰 전류를 어떻게 발생시킬까? = 441
28.1 기전력장치 = 442
28.2 일, 에너지, 그리고 기전력 = 442
28.3 단일고리 회로 = 444
28.4 다른 단일고리 회로 = 446
28.5 퍼텐셜차 = 449
28.6 다중고리 회로 = 451
28.7 RC회로 = 455
연습문제 = 459
제29장 자기장, 무엇이 거대한 오로라를 만들며 두께는 왜 얇을까? = 460
29.1 자기장 = 461
29.2 자기장 $$\vec B$$의 정의 = 461
29.3 교차장 : 전자의 발견 = 466
29.4 교차장 : Hall 효과 = 467
29.5 원운동하는 전하 = 469
29.6 전류가 흐르는 도선에 작용하는 자기힘 = 473
29.7 전류고리에 작용하는 돌림힘 = 475
29.8 자기쌍극자 = 478
연습문제 = 479
제30장 전류가 만드는 자기장, 어떻게 커다란 가속도를 만들 수 있을까? = 481
30.1 전류가 만드는 자기장 계산하기 = 482
30.2 두 평행도선 사이에 작용하는 힘 = 485
30.3 Ampere의 법칙 = 487
30.4 솔레노이드 = 491
30.5 전류고리와 자기쌍극자 = 493
연습문제 = 496
제31장 유도와 유도용량, 전기기타는 록 음악을 어떻게 바꾸어 놓았는가? = 498
31.1 대칭성 = 499
31.2 두 가지 실험 = 499
31.3 Faraday의 유도법칙 = 500
31.4 Lenz의 법칙 = 502
31.5 유도와 에너지 전달 = 505
31.6 유도전기장 = 507
31.7 유도기와 유도용량 = 511
31.8 자체유도 = 513
31.9 RL 회로 = 514
31.10 자기장에 저장된 에너지 = 518
31.11 자기장의 에너지밀도 = 520
연습문제 = 521
제32장 자기와 물질 : Maxwell 방정식, 개구리는 자기장의 힘을 빌어 어떻게 부상할 수 있을까? = 524
32.1 자석 = 525
32.2 자기장에 대한 Gauss의 법칙 = 525
32.3 자기와 전자 = 526
32.4 자기물질 = 530
32.5 유도자기장 = 531
32.6 변위전류 = 534
32.7 Maxwell 방정식 = 536
연습문제 = 537
제33장 전자기 진동과 교류전류, 어떻게 전기기사가 감전되지 않고 보수작업을 할 수 있을까? = 538
33.1 진동과 회로 = 539
33.2 LC 진동의 정성적 기술 = 539
33.3 LC 진동의 정량적 분석 = 542
33.4 RLC 회로의 감쇠진동 = 546
33.5 교류전류 = 548
33.6 강제진동 = 548
33.7 간단한 세 회로 = 549
33.8 RLC 직렬회로 = 556
연습문제 = 561
제4부
제34장 전자기파, 살별의 꼬리는 왜 두 개일까? = 562
34.1 Maxwell의 무지개 = 563
34.2 진행하는 전자기파의 정성적 기술 = 564
34.3 진행하는 전자기파의 정량적 기술 = 567
34.4 에너지 수송과 Poynting 벡터 = 570
34.5 복사압 = 573
34.6 편광 = 576
34.7 반사와 굴절 = 580
34.8 내부전반사 = 582
연습문제 = 584
제35장 상, Manet의 그림에서 실상과 전혀 다르게 그린 곳이 있는 이유는 무엇일까? = 587
35.1 두 종류의 상 = 588
35.2 평면거울 = 588
35.3 구면거울 = 590
35.4 구면거울이 만드는 상 = 591
35.5 얇은 렌즈 = 595
35.6 광학기기 = 599
연습문제 = 603
제36장 간섭현상, 나방 날개의 색깔이 현란하게 보이는 이유는 무엇일까? = 605
36.1 간섭 = 606
36.2 빛은 파동이다 = 606
36.3 에돌이 = 611
36.4 Young의 간섭실험 = 612
36.5 결맞음 = 615
36.6 간섭무늬의 세기 = 616
36.7 박막간섭 = 618
연습문제 = 622
제37장 에돌이 현상, 점묘법으로 그린 그림의 색깔은 왜 보는 거리에 따라 변하는가? = 624
37.1 빛의 에돌이와 파동이론 = 625
37.2 단일실틈이 만드는 에돌이 : 극소 위치 = 626
37.3 단일실틈이 에돌이의 세기 = 629
37.4 원형구멍이 만드는 에돌이 = 630
37.5 이중실틈이 만드는 에돌이 = 633
37.6 에돌이발 = 636
연습문제 = 639
제38장 상대론, 현대의 항법시스템에서 특수 상대성이론이 왜 중요한가? = 641
38.1 상대성이론이란 무엇인가? = 642
38.2 상대론의 가설 = 643
38.3 사건의 측정 = 644
38.4 동시성의 상대성 = 646
38.5 시간의 상대성 = 649
38.6 길이의 상대성 = 653
38.7 Lorentz 변환 = 655
38.8 Lorentz 방정식의 몇 가지 중요한 결과 = 657
38.9 속도의 상대성 = 658
38.10 빛의 Doppler효과 = 659
38.11 운동량에 대한 새로운 관점 = 662
38.12 에너지에 대한 새로운 관점 = 663
연습문제 = 667
제5부
제39장 빛알과 물질파, 전자와 같은 입자가 파동일 수 있을까? = 669
39.1 새로운 시각 = 670
39.2 빛알, 빛의 양자 = 670
39.3 광전효과 = 672
39.4 빛알은 운동량을 갖는다 = 675
39.5 빛은 확률파동이다 = 678
39.6 전자와 물질파 = 679
39.7 Schr$$\ddot o$$dinger 방정식 = 682
39.8 Heisenberg의 불확정성 원리 = 685
39.9 장별 터널링 = 686
연습문제 = 688
제40장 물질파와 양자상태, 전자를 가둘 수 있는 방법이 있을까? = 690
40.1 원자 만들기 = 691
40.2 줄의 파동과 물질파 = 691
40.3 갇힌 전자의 에너지 = 692
40.4 갇힌 전자의 파동함수 = 695
40.5 수소원자 = 699
연습문제 = 702
제41장 원자의 모든 것, 레이저 빛은 다른 빛과 무엇이 다른가? = 703
41.1 원자의 세상 = 704
41.2 원자의 특성 = 704
41.3 전자의 스핀 = 706
41.4 각운동량과 자기쌍극자 모멘트 = 706
41.5 Stern-Gerlach의 실험 = 709
41.6 Pauli의 배타원리 = 713
41.7 주기율표의 구성 = 713
41.8 레이저와 레이저 빛 = 716
41.9 레이저의 원리 = 717
연습문제 = 719
제42장 고체의 전도성, 뉴멕시코주 Fab 11 공장에서는 왜 우주인 복장으로 일을 할까? = 721
42.1 고체의 특성 = 722
42.2 고체의 전기적 특성 = 722
42.3 결정고체의 에너지준위 = 723
42.4 절연체 = 724
42.5 금속 = 725
42.6 반도체 = 728
42.7 도핑된 반도체 = 730
42.8 pn 접합 = 732
42.9 접합정류기 = 734
42.10 발광 다이오드(LED) = 735
42.11 트랜지스터 = 737
연습문제 = 738
제43장 핵물리, 원자핵들은 왜, 어떻게 붕괴되는가? = 739
43.1 원자핵의 발견 = 740
43.2 원자핵의 특성 = 742
43.3 방사성 붕괴 = 747
43.4 알파붕괴 = 749
43.5 베타붕괴 = 751
43.6 방사능 연대측정 = 753
연습문제 = 754
제44장 핵에서 얻는 에너지, 온 세상을 공포에 떨게 했던 원자폭탄 뒤에 숨은 물리학은 무엇일까? = 756
44.1 원자와 원자핵 = 757
44.2 핵분열 : 기본과정 = 758
44.3 열 핵융합 : 기본과정 = 761
44.4 별의 열 핵융합 = 763
연습문제 = 766
제45장 쿼크와 랩톤, 그리고 대폭발, 어떻게 초기 우주의 영상을 얻을 수 있을까? = 768
45.1 우주의 기원과 형성 = 769
45.2 계속되는 입자들의 발견 = 769
45.3 입자들의 특성과 반응 = 773
45.4 렙톤 = 776
45.5 강입자 = 778
45.6 또 다른 보존법칙 = 779
45.7 팔정도 = 780
45.8 쿼크모형 = 781
45.9 기본힘과 매개입자 = 783
45.10 팽창하는 우주 = 785
45.11 우주 배경복사 = 787
45.12 암흑물질 = 787
45.13 대폭발 = 788
연습문제 = 790
부록
A. 국제단위계(SI) = A-1
B. 물리학의 기본상수 = A-3
C. 천문학적 값 = A-4
E. 수학공식 = A-5
G. 원소의 주기율표 = A-8
찾아보기 Ⅰ-1
