재미로 읽다가 100점 맞는 색다른 물리학 (상편)

재미로 읽다가 100점 맞는 색다른 물리학 : 상편 - 교과서보다 쉽고 흥미진진한 물리학 교실 ㅣ 재미로 읽다가 100점 맞는 색다른 물리학
천아이펑 지음, 정주은 옮김, 송미란 감수 / 미디어숲 / 2022년 3월

이과, 공대생들에게 머리 아픈 과목 2개를 꼽으라고 한다면 아마 수학과 물리를 꼽을 것이다.

그중에서 오늘 얘기하고자 하는 것은 바로 물리다.

수학과 물리를 완전히 분리해서 얘기한다는 것은 어불성설이겠지만, 수학이 흰 것은 종이요, 검은 것은 수식이라 진입 장벽이 높은 반면에 물리학은 우리 주변의 실생활에 발생하고 관찰할 수 있는 여러 가지 운동, 현상, 상황 등을 공부하고 연구하는 학문이라 그나마 흥미를 느끼는 부분이 있지 않을까 생각한다.

특히 공부라는 것은 시기를 놓치면 나중에는 하고 싶어도 할 수 없는 경우가 많기 때문에 학창 시절에 자칫 흥미를 잃고 포기하는 경우가 발생하지 않도록 재미와 흥미를 유발해 주는 것이 중요하다.

이 책은 물리를 보다 쉽게 접근할 수 있게끔 흥미도를 높여주는 책으로 상, 하 2권으로 구성되어 있으며 상권은 운동, 운동 법칙, 일과 에너지, 열현상 등을 다루고 있다.

몇 가지 흥미 있는 얘기들을 살펴보자.

물리량을 말하는 명칭은 많은 것들이 있다.

길이, 질량, 시간, 전류, 온도 등이 있으며 각각은 국제적으로 통용이 되는 단위와 명칭, 기호를 가지고 있다. 많은 것들이 우리 실생활과 밀접한 연관 관계가 있지만 그중에서도 가장 큰 영향을 미치는 것은 아마 시간이 아닐까 한다.

지금은 굳이 시계가 없어도 휴대폰만 있으면 어디서든 시간을 쉽게 확인할 수 있지만 만약 시간을 볼 수 있는 장치가 사라진다면 아마 세상은 엄청난 혼란에 휩싸일 것이다.

시간의 가장 기본 단위라고 할 수 있는 '1초'는 세슘의 동위원소를 이용한 원자시계를 사용해 1967년에 정의하였다고 한다. 그럼 1967년 이전에는 '초'라는 개념이 없었을까? 아니면 1초가 아닌 다른 양만큼을 1초로 정의하였을까? 궁금해진다.

인터넷을 검색해 보니 가장 최근의 원자시계는 정확도가 더욱 올라가 3,000년에 고작 1초의 오차만 발생한다고 하니 과학과 기술의 발전에 놀라지 않을 수 없다.

어릴 때 겁도 없이 물에 뛰어들었다가 물 몇 모금 시원하게 들이마시고 '물놀이가 참 위험한 놀이였구나' 생각을 가지게 된 적이 있다. 나름 수영을 익히기 전까지는 깊은 물에 들어가지 못하고 있었는데 과학 잡지였나 신문인가에서 사해 사진을 본 적이 있다.

수영을 위한 어떤 동작도 없는데 편안히 물 위에 떠서 책을 읽는 모습을 보며 '모든 강과 바다가 저렇다면 얼마나 재밌게 물놀이를 할 수 있을까?'라는 생각을 했었다. 언제가 될지 모르겠지만 꼭 가보고 싶은 장소이기도 하다.

이러한 현상은 물의 밀도 차에 의해 발생하는데 사해는 세계에서 가장 짠 호수로 사해 물의 밀도가 사람 신체의 밀도보다 크기 때문에 물에 가라앉지 않고 뜰 수 있는 것이다.

굳이 사해에 가 보지 않더라도 집에서 소금의 농도를 달리하며 달걀을 띄워보는 실험을 통해 쉽게 확인해 볼 수 있다.

우주에 대한 많은 연구가 이루어졌고, 현재도 이루어지고 있지만 아직 인류는 우주에 대해 알고 있는 부분은 극히 미미하다고 해도 과언이 아닐 것이다.

이런 우주에 대한 관심과 동경은 위성 발사, 달 탐사, 우주 망원경 등 다양하게 이루어지고 있다. 여기에서 꼭 빠지지 않는 것이 바로 로켓인데, 이 로켓의 발사 원리와 운동량 보존의 법칙이 서로 연관된다.

아시다시피 지구상에 있는 인간을 포함한 모든 물체는 중력에 의해 위로 올라가더라도 다시 땅으로 떨어지게 된다. 무게가 더 나가는 물체일수록 더 많은 힘이 필요하고, 같은 무게라도 더 높이 올리기 위해서도 더 많은 힘이 필요하게 된다.

수십 톤이나 되는 로켓이 지구 중력을 벗어나 우주로 가기 위해서는 로켓의 분사 속도가 초당 2,000 ~ 4,000m가 되어야 된다고 하니 그 힘이 어느 정도일지는 가히 상상조차 되지 않는다.

우리나라 자체 개발 로켓인 누리호가 비록 1차 발사에서는 실패하였으나 6월에 있을 2차 발사에서는 꼭 성공하여 우리도 우주 강국의 대열에 반드시 합류하길 기대해 본다.