대학물리학. 1

자료유형	단행본
서명/저자사항	대학물리학. 1 / [저자]: Young, Freedman ; 대표역자: 김용은
개인저자	Young, Hugh D. Freedman, Roger A. Sears, Francis Weston,1898-1975 김용은
발행사항	파주 : 淸文閣, 2009
형태사항	xx, 701, 21, 12 p. : 천연색삽화 ; 28 cm
원서명	Sears and Zemansky's university physics.12th ed.
ISBN	9788992592994 : 9788973389810 9788973389827 (세트) : 9788973389803 (세트)
일반주기	색인수록
부록주기	부록: 국제단위계. 외
언어	한국어

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2	00011886871	530 009너 -1 =2	[신촌]도서관/과학기술자료실(중도4층)/	대출중	2023-06-20
3	00011975123	530 009너 -1 =4	[신촌]도서관/과학기술자료실(중도4층)/	분실(장서관리)
4	00011918862	530 009너 -1 =3	[신촌]도서관/과학기술자료실(중도4층)/	대출중	2023-05-25	예약가능

출판사 제공 책소개

출판사 제공 책소개 일부

학생들에게

어떻게 공부하면 물리학에서 A+를 받을 수 있는가?
Mark Hollabaugh Normandale Community College

물리학은 거대한 것과 미소한 것, 새로운 것과 오래된 것을 총 망라하여 다루고 있다. 원자로부터 은하계에 이르기까지, 전기회로에서 항공역학에 이르기까지, 물리학의 대상은 우리 주변의 곳곳에 산재해 있다. 여러분들이 광범위한 분야를 다루고 있는 물리학을 공부하게 된 것은, 아마도 대학에서 자연과학이나 공학을 전공하려고 하는 학생들에게 미적분학에 기초를 둔 기초물리학을 교육과정의 필수 과목으로 지정하였기 때문일 것이다. 여러분을 가르치는 교수님들은, 여러분들이 물리학을 공부하고 나서 그 경험을 다양하게 즐길 수 있기를 바라고 있다. 교수님들은 매력 있는 물리학 과목을 공부하려는 여러분을 돕는 것을 매우 즐겁게 생각하고 있다. 그것이 바로 교수님들이 이 책을 교재로 선택한 이유 중의 하나이다. 뿐만 아니라 Young과 Freedman이 나에게 서론 부분을 쓰도록 한 이유 중의 하나이기도 하다. 여러분들이 물리학을 성공적으로 이수하기를 바란다!
대학물리학의 서두에 ...

출판사 제공 책소개 전체

학생들에게

어떻게 공부하면 물리학에서 A+를 받을 수 있는가?
Mark Hollabaugh Normandale Community College

물리학은 거대한 것과 미소한 것, 새로운 것과 오래된 것을 총 망라하여 다루고 있다. 원자로부터 은하계에 이르기까지, 전기회로에서 항공역학에 이르기까지, 물리학의 대상은 우리 주변의 곳곳에 산재해 있다. 여러분들이 광범위한 분야를 다루고 있는 물리학을 공부하게 된 것은, 아마도 대학에서 자연과학이나 공학을 전공하려고 하는 학생들에게 미적분학에 기초를 둔 기초물리학을 교육과정의 필수 과목으로 지정하였기 때문일 것이다. 여러분을 가르치는 교수님들은, 여러분들이 물리학을 공부하고 나서 그 경험을 다양하게 즐길 수 있기를 바라고 있다. 교수님들은 매력 있는 물리학 과목을 공부하려는 여러분을 돕는 것을 매우 즐겁게 생각하고 있다. 그것이 바로 교수님들이 이 책을 교재로 선택한 이유 중의 하나이다. 뿐만 아니라 Young과 Freedman이 나에게 서론 부분을 쓰도록 한 이유 중의 하나이기도 하다. 여러분들이 물리학을 성공적으로 이수하기를 바란다!
대학물리학의 서두에 이 글을 쓰는 목적은 여러분들의 공부에 도움을 줄 수 있는 아이디어를 제공하기 위해서이다. 특별하게 조언하는 바는 교재로 공부하는 보편적인 학습 습관과 요령을 간단히 알려주고 그를 사용하는 방법을 알려주는 것이다. 물리학을 이수하기 위하여 어떠한 준비를 해야 하는가?
만일 고등학교에서 물리를 배웠다면, 이미 여러분은 물리 용어에 익숙해 있기 때문에 물리를 배우지 않은 학생들보다도 더 빨리 물리 개념을 익힐 수 있을 것이다. 영어를 제2외국어로 하고 있다면, 여러분이 처음 대하는 새로운 용어를 정리하여 용어집을 만들고, 물리학에서 그 용어가 어떻게 쓰이는지 확실하게 이해하도록 노력하여라. 마찬가지로, 만일 수학을 계속 공부하지 않았다면, 물리학으로 수학적인 개념을 더 빨리 익히도록 노력하여라. 여러분의 수학 실력이 충분하다고 하더라도, 일반물리학을 공부하는 학생들을 위하여 Arnold D. Pickar가 쓴 ‘일반물리학을 위한 기초수학’과 같은 책을 준비해 두는 것이 좋다. 이 책은 수학적인 기교와 연습은 물론 물리학(미적분학에 기초한 것)을 공부하는 데 도움이 될 것이다. 교수님들은 여러분의 공부를 도와주기 위하여 실제로 필요한 수학을 복습할 수 있는 배려를 해주실 것이다.

배우기 위한 공부를 하여야 한다.

다양한 학습방법 중에서 각자가 좋아하는 공부 방법이 있다. 여러분에게 적합한 공부 방법이 어떤 것인가를 이해하는 것은 여러분이 일반물리학 과목을 이수할 때에 부닥칠 수 있는 어려움을 극복하는 데 도움이 되고, 어려움이 있는 물리 개념이 어떤 것인가를 파악하는 데도 도움이 된다. 틀림없이 여러분은, 가장 어렵게 생각되는 개념을 이해하기 위하여 많은 시간을 할애하려고 할 것이다. 만일 여러분이 듣고 공부하는 청각형이라면 강의에 집중하는 것이 매우 중요하다. 그러나 설명하면서 공부하는 강의형이라면 다른 학생들과 함께 공부하는 것이 유익하다. 문제를 푸는 것이 여러분에게 어렵다면 문제를 푸는 방법을 익히는 데 더 많은 시간을 할애하여야 한다. 또한, 좋은 공부 습관을 개발하고 이해하는 것이 중요하다. 여러분을 위하여 여러분이 할 수 있는 가장 중요한 것은 정신을 집중할 수 있는 환경에서 규칙적으로 계획된 공부하는 시간을 정해두는 것이다.

다음 질문에 대하여 스스로 대답을 해보아라.

· 대수, 기하, 삼각함수와 관련된 기초적인 수학 개념들을 활용할 수 있는가?(만일 그렇지 않다면 교수님께 도움을 청하고 복습하는 계획을 세우고 공부하여라).
· 이와 비슷한 과정으로, 어떠한 활동이 나를 어렵게 만드는가?(이것을 해결하려거든 더 많은 시간을 할애하여라). 나에게 어떤 것이 가장 쉬웠었는가?(이것을 제일 먼저 하여라: 이렇게 하면 자신감을 얻을 수 있다.)
· 강의를 듣기 전에 책을 읽을 때와 듣고난 후에 책을 읽었을 때, 어느 경우 이해가 더 잘 되는가?(강의시간에 배울 부분을 요약해 두면 더욱 효과적으로 배울 수 있다. 강의를 듣고 나서 숙독하도록 하여라).
· 물리공부를 하는 데 충분한 시간을 할애하였는가?(강의를 한 시간 들었다면 그 부분을 공부하기 위하여 평균적으로 2.5시간을 투자하여야 한다. 만일 일주일에 강의가 5시간이라면 1주일에 10시간 내지 15시간은 물리를 공부하는 데 할애하여야 함을 의미한다.)
· 매일 같이 물리를 공부하고 있는가?(물리 공부하는 시간을 특정한 날에 집중시키지 말고 일주일 내내 골고루 배분하도록 하여라). 하루 중 물리를 공부하기에 가장 적합한 시간은 언제인가?(하루 중에 그 시간을 정해 두고 공부하여라.)
· 주의력을 집중할 수 있는 조용한 장소에서 공부하고 있는가?(산만한 분위기는 중요한 요점을 놓치는 원인이 되며, 일상적인 방법을 잃어버릴 수도 있다.)

친구들과 함께 공부하여라.

과학자나 기술자들은 다른 사람들과 함께 일하기보다는 다른 사람으로부터 독립하여 일하려고 한다. 그러나 여러분들은 친구들과 함께 공부를 한다면 물리에 더 흥미를 느끼고 많은 것을 배울 수 있을 것이다. 여러분이 가까이 지내는 친구나, 기숙사에 살고 있는 친구들과 비공식적으로 학습동아리를 만들거나, e-mail로 쉽게 접촉하여 의견을 나눌 수 있는 다른 친구를 활용하여라. 여러분의 학습동아리 친구들은 시험을 준비하기 위하여 복습을 할 때 매우 훌륭한 자원이 된다.

강의시간에는 반드시 출석하고 노트를 만들어라.

대학교육과정에서 중요한 부분은 강의시간이다. 물리학 강의시간에 교수들이 물리학의 원리에 관한 시범실험이나 컴퓨터시뮬레이션, 또는 비디오 시연 등을 해주기 때문에 강의시간은 특히 중요하다. 이들 모두는 여러분이 물리학의 기초 원리를 이해하는 데 도움을 주는 학습활동이다. 결석을 하지 않도록 노력하여라. 어떤 이유로든 결석을 했다면 친구에게 물어보거나 학습동아리 친구의 노트를 빌려서 결석한 시간에 어떠한 내용을 강의하였는지 확인해 보아라.
수업시간에는 요점만 필기해두었다가 나중에 그와 관련된 내용을 자세히 적어 넣어라. 한 마디 한 마디를 모두 노트하는 것은 매우 어렵기 때문에 주요개념만 적도록 하여라. 교수님들이 강의시간에 교재의 그림을 활용하기도 할 것이다. 나중에 교재에서 그 그림을 보충해 넣을 수 있도록 여백을 남겨두어라. 수업이 끝나고 난 후에 노트를 다시 편집하여라. 어떤 것이든 더 공부하는 데 필요한 것이라면 생략했던 것이나 주의할 것 등에서 차이가 있는 것은 보충을 하여라. 보충한 부분에 해당하는 교재의 페이지와 방정식 번호, 절번호 등을 명기해 두어라.
질문은 수업시간에 확실하게 물어보도록 하여라. 그렇게 하지 않았으면 교수연구실 상담시간을 활용하여라. 무언의 질문은 질문을 하지 않는 것과 같음을 기억해 두어라. 물리교육조교제도를 활용하거나, 여러분의 어려움을 해소해 줄 동료의 도움을 받아보아라.

시험을 통하여 배워라.

시험을 보는 일은 스트레스를 받기 마련이다. 그렇지만 만일 여러분이 충분히 준비하고 충분히 휴식을 취했다고 느끼면 스트레스는 줄어들 것이다. 시험 준비는 연속적인 과정이며 지난 시험이 끝나고부터 시작되는 것이다.

강의하시는 교수님께

머리말

이 교재는 반세기 이상 물리교육을 이끌어오면서 물리학 교육내용을 쇄신시키는 데 크게 기여를 하였다. Francis W. Sears 교수와 Mark W. Zemansky 교수가 1949년에 초판을 발행하였을 때 이 책은 물리학의 기초 원리와 그 원리를 응용하는 방법을 강조하면서 미적분학에 기초를 둔 교재들 중에서 혁신적인 것이었다.
전 세계적으로 수백만 명의 학생뿐만 아니라 교육자 세대와 함께한 ‘대학물리학(University Physics)’은 교육학적인 접근방법에 이점이 있음은 물론, 지속적으로 보강해 올 수 있었던 것은 이 책이 여러 가지 면에서 혁신적이었다는 증거이다.
12판을 준비하면서, 문제풀이 요령을 알려주고 문제를 풀이하는 훈련을 더욱 중요하게 취급하였으며, 교육학적 연구결과에서 얻은 가장 좋은 아이디어를 수용하고, 선구자적으로 시청각교육법과 개념학습법을 채택하였으며, 체계적으로 새로운 문제들을 보강하였다. 이러한 방법은 세계 여러 대학에서 널리 사용하고 있으며, 교육학적으로도 증명이 된 바 있는 온라인 과제 부여와 개인 교수법을 보강함으로써 대학물리학 교재의 질적 수준을 더욱 높이고 보강하였다.

새롭게 바뀐 부분

· 문제풀이 학생들에게 환영을 받고 있는 4단계 풀이 기법(확인-정리-실행-점검)은 교육학자들의 연구결과에 기반을 둔 것이며, 문제풀이 요령을 제시하고 나서 주어진 보기문제의 풀이에 4단계 풀이 기법에 따라 풀이를 제공하였다. 교수용 풀이집과 학생용 풀이집의 문제에도 이 기법을 적용하였다.
보기문제들은 눈에 띄게 표시하지 않으면 학생들에게 고도로 분석한 그림으로 설명하였을 때 학생들은 그냥 지나쳐버리는 경향이 있다는 연구결과가 보고된 바 있다. 이에 따라 각 단계를 분명하게 구분하여 학생들이 각 단계별로 집중할 수 있도록 검은 바탕에 흰 글씨로 강조하여 표기해 놓았다.
· 실전으로 배운 지식 지식을 능률적이며 체계적으로 습득하는 과정으로 각 장의 시작부분에 있는 학습목표와 그 장에서 배운 개념을 용어와 수식과 그림으로 요약해 놓은 요약 부분이 있다. 각 절의 끝에 있는 이해도 평가 부분은 개념을 묻는 선다형 문제이며 학생들이 그 절에서 배운 개념을 곧바로 점검해 볼 수 있도록 하기 위한 것이다.
· 그림에 나타낸 교육학적인 효과 연구에서 검증된 “주해의 기법(학생들이 그림을 해석할 수 있도록 하기 위하여 그림의 해설에 집중하는 칠판식 강의기법)”을 사용하고, 합리적인 방법으로 색깔을 사용하여 강조하는 부분을 나타내었다(역학부분의 삽화에서, 학생들이 집중해야 하는 부분은 진한 색깔로 나타내고 나머지 부분은 학생들이 시선을 빼앗기지 않도록 하기 위하여 옅은 색깔로 표시한 것이 그 예이다).
· 각 장의 문제 보강 12판은 가장 광범위한 역역에서 잘 검증된 명성이 있는 문제를 제공하기 위해 노력을 기울였다. 여기에 있는 문제들은 전국 학생들의 성취도에 근거를 두고 체계적으로 강화시킨 것들이다. 이러한 분석으로, 새로이 800여 문제를 보충하여 총 3700여 문제를 수록하였다.
· 온라인 개인교습 11판에서 시작한, “온라인 개인교습(Mastering Physics)”에서는 교육학적으로 증명되고 첨단교육기술로 받아들여지고 있는 세계 어디서나 접근할 수 있는 온라인 과제물과 개인교습법이 있다. 12판을 위하여 온라인 개인교습에서는 새롭고 풍부하게 보완하고 기술적으로도 보완한 내용을 담고 있다. 모든 장 끝의 문제와 1200개 이상의 자기진단문제가 추가로 수록되어 있다. 온라인 개인교습에서는 문제풀이 요령과 관련된 특별한 문제와 각 장의 이해도 평가문제를 풀기 위한 실마리도 제공해 주고 있다. 해답의 유형은 수준별, 순서별, 그래프그리기, 벡터 그림, 광선추적뿐만 아니라 대수적인 답, 수치적인 답, 선다형 답 등이 포함되어 있다.

대학물리학의 중요한 특징

학생을 위한 안내 물리학을 배우는 많은 학생들은 단순히 교재를 어떻게 활용하는지 알지 못하기 때문에 어려움을 느끼고 있다. 이 서문에 선행하는 “어떻게 공부하면 물리학에서 A+를 받을 수 있는가?”라고 이름붙인 절은 이 책의 모든 특징에 관한 ‘사용자 안내서’이다. Normandale Community College의 Mark Hollabaugh 교수가 집필한 이 절은 공부에 도움이 되는 힌트가 많이 수록되어 있다. 여러 학생들 모두에게 이 절을 읽어 보기를 권한다.
장의 구성 각 장 머리 부분에는 발제를 실어 그 장에서 공부할 내용에 관한 축약된 질문이 있다. 그리고 그 장에서 배우게 될 중요한 내용을 ‘학습목표에 요약하였으며, 이전에 공부한 내용과 이 장에서 공부할 내용을 연계시켜주는 서문이 있다. 발제의 해답은 본문 중에서 물음표 아이콘()이 있는 곳을 살펴보면 된다.
대부분의 절은 개념을 묻는 질문이거나 양적인 답을 요하는 질문을 한 “이해도 평가 문제”로 끝을 맺는다. 각 장의 마지막 절은 그 장에서 가장 중요한 원리를 시각적으로 나타낸 “그림이 곁들여진 요약”과 함께 주요용어와 각 장의 발제문제의 해답과 이해도 평가 문제의 답을 정리해 두었다.
문제와 연습문제 각 장의 끝에는 학생들이 개념 이해의 폭을 넓히고 경험할 수 있는 설명문제가 있다. 그에 덧붙여 교재의 특별 부분에서 중요하게 다룬 단일 개념에 관련된 문제인 연습문제가 있다. 심사숙고하여야 하는 단계가 하나 또는 두 개가 포함된 풀이문제와 실력이 있는 학생들에게 매력이 있는 연구문제가 있다. 천체물리학, 생명과학, 항공역학 등과 같은 다양한 분야에 응용할 수 있는 문제도 포함시켰다. 대부분의 문제들에는 학생들이 얻은 결과를 설명하고 논의하여야 하는 개념 부분이 많이 포함되어 있다. 이번 판에 새로이 보충된 설명문제, 연습문제, 풀이문제, 연구문제들은 Wayne Anderson(Sacramento City College), Laird Kramer(Florida International University)와 Charlie Hibbard가 기획하고 작성하였다.
문제풀이 요령과 보기문제 교재 전반에 걸쳐 필요한 곳에 ‘문제풀이 요령’이란 글상자에는 특별한 유형의 문제를 풀기 위한 4단계 접근법(ISEE, 확인-정리-실행-점검)을 학생들에게 설명해 놓았다. 이들은 “개념은 이해하겠는데, 문제를 풀 수 없다”고 느끼는 학생들에게 필요한 것을 설명해 주고 있다.
문제풀이 요령 글상자 다음에는 그 요령에 따라 문제풀이를 설명한 보기문제 한 두 개가 풀이되어 있다. 각 장에는 문제풀이 요령 없이 풀이된 보기문제도 포함되어 있다. 이러한 보기문제들 중에서 정량적으로 다룬 문제는 모두 문제풀이 요령처럼 ISEE(확인, 정리, 실행, 점검) 단계별 접근법을 적용하였다. 보기문제 각 문제풀이 요령 뒤에는 한 개 이상의 보기를 풀이하여 두었다. 보기의 수가 11판에는 195개이었으나 이번 판에서는 총 486개로 늘렸다. 많은 것들은 학생 자신들의 경험과 관계되는 일상생활 환경에서 발췌하였다.
보기를 풀이한 부분에서 필요한 경우에는 언제나 사용할 일반적인 원리들을 설명하고, 그들을 선택하게 된 이유를 우선 논의하였다. 다음과 같은 모형 설정을 강조하였다. 보기에는 복잡한 상황을 어떻게 시작하고, 가정이 필요할 때 어떻게 간단히 하며, 적절한 물리법칙을 어떻게 적용하고, 마지막 결과를 어떻게 검토해 보는가 하는 방법을 학생들에게 알려주는 모형에 비중을 두고 강조하였다. 납득이 가는가? 기대하였던 것인가? 여러분은 그것을 어떻게 점검할 수 있는가?
“주의” 설명 지난 20여 년의 물리교육 연구는 일반적으로 물리를 공부하기 시작하는 학생들을 개념적으로 괴롭히는 여러 개념적인 함정이 드러나 있다. 이들은 운동을 위해서는 힘이 필요하다는 생각, 회로가 돌아갈 때 전류가 “소모된다”는 생각, 그리고 질량에 가속도를 곱하면 그것이 바로 힘이라는 생각 등이 포함되어 있다. ‘주의’ 부분에는 이러한 것들이나 다른 함정에 대하여 학생들에게 경고한다. 어떤 상황이 실제로 틀렸다는 데 대하여 생각하는 방법이 왜 틀렸는지를 설명하였다(114, 155, 550쪽 참조).
기호와 단위 학생들은 가끔 어떤 양이 벡터이고 어떤 양이 벡터가 아닌지 추적하는 것을 어렵게 생각한다. 이 책에서는 ?와 같이 위에 캐럿을 붙여 단위벡터를 나타낸 것처럼, ?와 같이 볼드-이탤릭체 기호 위에 화살표를 그려서 벡터량을 표기하였다. 벡터 방정식에서 수식이 벡터연산인지 스칼라 연산인지를 확실히 구별하기 위하여 ?, ?, ?, ?와 같이 볼드체 기호를 사용하였다.
SI 단위를 주로 사용하였다(필요한 곳에는 영국 공학단위로의 변환도 포함되어 있다). 열을 포함하여 여러 형태의 에너지 단위는 줄(joule)로 나타내었다.
다양성 이 책은 다양한 수업 일정에 맞출 수 있도록 구성하였다. 3학기에 강의할 자료도 충분히 있다. 대부분의 강사들은 1년 과정으로는 책이 너무 방대하다고 말하겠지만, 누구나가 교재에서 특정 장이나 절을 생략하여 1년 과정으로 다양하게 계획할 수 있도록 체제를 만들었다. 예를 들면, 연계성을 잃지 않으면서 상대론, 유체역학, 음향학, 전자기파, 광학기구 등 다른 여러 곳의 일부 또는 전부를 생략할 수 있다.

강의용 및 학생용 보충 자료

이 책에 수록된 사진과 삽화 그리고 표는 물론 강의 자료까지 CD-ROM이나 트랜스페어런시 필름, pdf 파일 등으로 제작되어 공급하였으며, 4단계 풀이기법으로 풀이한 문제풀이집과 2000개가 넘는 객관식 문제은행 책자와 CD-ROM도 제작되어 있다. 뿐만 아니라 온라인상에서 개인지도를 받을 수 있도록 개발한 MasteringPhysicsTM(www.masteringphysics.com)는 세계에서 가장 선구자적인 것이며, 교육적으로 효과가 크다는 것이 인정되어 세계적으로 널리 이용되고 있다.
Randall D. Knight(California Polytechnic State University, San Luis Obispo)가 쓴 훌륭한 물리교육 요령(ISBN 0-8053-8702-1)은 물리교육의 질을 향상시키는 방법에 관한 창의적인 아이디어를 담고 있다. 이것은 강의초보자나 숙련된 강사 모두에게 매우 값진 참고자료이다.

독자 여러분의 지적은 언제나 환영한다!

우리는 이번 개정판에서 교수님이나 학생들이 찾아낸 오류나 부족한 내용과 관련한 조언은 언제나 환영하는 바이다. 우리는 이 책이 물리학을 배우고 가르치는 데 도움을 주고, 좋은 책을 쓰기 위하여 많은 시간과 노력을 기울여 왔다. 다음의 개정판을 위하여, 어떤 부분이 보강할 필요가 있는지를 독자 여러분이 알려주는 것은 우리에게 큰 도움이 될 것이다. 여러분의 뜻을 자유롭게 E-mail이나 우편으로 연락해 주고 지적해 주는 것은 언제나 환영하며 감사하는 바이다.

2006년 10월

Hugh D. Young
Department of Physics
Carnegie Mellon University
Pittsburgh, PA 15213
hdy@andrew.cmu.edu

Roger A. Freedman
Department of Physics
University of California, Santa Barbara
Santa Barbara, CA 93106-9530
airboy@physics.ucsb.edu
http://www.physics.ucsb.edu/~airboy/

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