다나카 미유키, 유키 치요코 저/이효진 역/김범준 감수 | 오아시스 | 2024년 07월 31일

목차

추천하는 글

들어가며: 아버지가 만들어 주신 작은 도구들에서 발견한 신비로운 물리의 세계

1장 흘려보내는 도구

· 숟가락 둥글고 오목한 도구의 비밀 #점과면

[더 알아보기] 아이스크림 숟가락 이야기

· 깔때기 지구의 중력을 활용한 효율적인 도구 #중력 #압력

[더 알아보기] 커피 맛을 좌우하는 드리퍼의 비밀

· 샤워기 압력으로 물을 멀리 날아가게 하는 도구 #수압

[더 알아보기] 샤워기로 물을 맞을 때 기분이 좋은 이유

· 선풍기 공기를 모아서 바람을 만드는 도구 #기압 #점성

· 와인 잔 향과 맛을 위해 고안된 디자인 #산화 #비가역변화 #점성 #표면장력

2장 꽂는 도구

· 포크 음식을 쉽게 찌르고 들어 올리는 도구 #압력 #탄성

· 주사기 주사를 맞으면 따끔하고 아픈 이유 #마찰

· 스테이플러 적은 힘으로도 종이를 고정하는 도구 #지레의원리

· 와인 오프너 회전하며 나아가는 나선형 구조의 원리 #마찰 #탄성

· 단자 플러그나 USB에 쓰이는 금속에 숨은 원리 #전기 #탄성

3장 분리하는 도구

· 식칼 용도에 따라 칼의 모양이 다른 이유 #분자 #점성

· 피자 커터 왜 피자는 둥근 칼로 자르는 걸까? #점성 #원 #압력

· 가위 칼보다 자유롭게 물체를 자르는 도구 #지레의원리

· 사포 거친 표면을 부드럽게 만들어 주는 도구 #경도 #마찰

[더 알아보기] 사포와 복사기의 원리는 같다?

· 채반 흔들면 물기가 제거되는 이유 #관성

[더 알아보기] 원심력은 실제로 존재하지 않는다?

4장 유지하는 도구

· 클립 종이를 고정하는 작은 스프링의 힘 #탄성

· 지퍼 손잡이로만 열리고 닫히는 신기한 도구 #갈고리 #작용반작용의법칙

· 흡착판 무거운 물건도 거뜬히 지탱하는 작은 도구 #기압 #진공

· 코르크 마개 자연에서 온 밀폐에 가장 적합한 도구 #세포 #탄성

· 보온병 아침에 담은 커피가 오후까지 따뜻한 이유 #열 #분자 #운동

5장 옮기는 도구

· 바퀴 무거운 물건을 옮기는 혁신적인 방법 #마찰 #관성 #회전

· 지팡이 또 하나의 다리가 되어 주는 편리한 도구 #중력 #무게중심

[더 알아보기] 무게가 고르지 않은 지팡이의 중심은 어디일까?

· 젓가락 음식을 입안으로 옮기는 도구 #지레의원리 #만유인력

[더 알아보기] weight와 mass는 뭐가 다를까?

· 쟁반 식기와 찻잔을 한꺼번에 옮기는 편리한 도구 #마찰

[더 알아보기] 산의 경사에 숨은 신기한 물리 법칙

· 스포이트 바닥이 뚫린 상태로 액체를 옮길 수 있는 이유 #기압 #중력

마치며: 일상의 모든 물건이 새롭게 보이는 물리의 마법

책소개

일상 속 25가지 물건들에 숨어 있는 흥미진진한 물리 법칙 이야기

과학은 우리 삶에 유용하다. 어떻게 맛있는 드립 커피를 내릴 수 있는지, 어떤 주사기는 왜 덜 아픈지, 종이를 효과적으로 한 번에 집는 방법은 무엇인지 알 수 있다.『가위는 왜 가위처럼 생겼을까』는 숟가락부터 샤워기, 선풍기, 포크, 클립, 쟁반 등 주변에서 쉽게 발견할 수 있는 25가지 도구들을 소개한다. 그리고 그 속에 숨어 있는 물리 법칙을 이야기로 풀어내어, 과학을 쉽고 재미있게 이해하도록 해줄 뿐 아니라 우리 삶에서 과학을 유용하게 활용하는 방법도 알려 준다.

이 책은 ‘흘려보내는 도구’, ‘꽂는 도구’, ‘분리하는 도구’, ‘유지하는 도구’, ‘옮기는 도구’의 5장으로 이루어져 있고, 중간중간 ‘더 알아보기’ 코너를 통해 각 도구에 얽힌 과학 이야기를 재미있게 풀어 나가는 방식으로 구성했다. 또 곳곳에 실린 파스텔 톤의 따뜻하고 귀여운 일러스트로 책의 매력이 더욱 살아나도록 했으며, 물리학자 김범준 교수의 감수 작업으로 책의 완성도를 높였다. 이 책을 읽은 독자들은 중력, 압력, 수압, 점성, 표면장력, 탄성, 마찰, 지레의 원리 등 과학 시간에 배웠거나 한 번쯤 들어본 적 있는 물리 개념을 다시금 짚어 볼 수 있는 것은 물론, 몰랐던 과학 지식을 새롭게 얻으며 과학이 결코 어렵거나 멀리 있는 것이 아니라 우리 삶의 아주 가까이에 있었다는 사실을 깨달을 수 있다. 신비로운 물리의 렌즈로 하루를 바라보자. 무심코 지나쳤던 일상의 물건들이 다시 보이고, 과학은 어느새 우리 곁으로 새롭게 다가와 있을 것이다.

책 속으로

아버지가 만들어 주신 모든 물건은 정확히 크기가 들어맞았고 그 모양 또한 매우 아름다웠습니다. 그래서일까요? 저는 ‘도구’라는 말을 들으면 아버지의 도구함, 그리고 아버지가 작업하시는 모습을 침을 꼴깍 삼키며 바라보고 있던 저의 어린 시절 모습이 떠오릅니다. ‘이치에 맞는 물건은 아름답다’라는 평소의 제 생각도 어쩌면 아버지에게 물려받은 재산인지도 모르지요.

--- 「들어가며」 중에서

아이스크림 숟가락에는 아이스크림과 접촉 면적을 넓혀 열이 쉽게 전달되도록 하려는 의도가 담겨 있습니다. 따라서 뜬 음식을 한 점으로 모아서 흘려보내도록 만들어진 일반 계란형 숟가락과는 달리 아이스크림 숟가락은 한 면이 닿을 수 있도록 끝이 평평한 형태입니다. 이렇게 목적에 따라 도구의 모양이 달라집니다.

깔때기 안에 물이 얼마 남지 않았을 때 나타나는 아름다운 현상이 있습니다. 바로 소용돌이입니다. 물의 양이 줄어 수면의 표면적이 작아지면 수압이나 대기압의 힘이 약해집니다. 게다가 깔때기와 물의 접점에서는 마찰의 영향이 커지기 때문에 조금씩 중심과 테두리 사이에 유속의 차이가 생깁니다. 이러한 속도 차이 때문에 소용돌이가 발생합니다. 나루토해협의 소용돌이, 인공위성에서 바라본 태풍도 소용돌이입니다. 회오리바람 중에는 ‘깔때기 구름’이라고 불리는 구름도 있습니다. 잘 어울리는 이름이라고 생각합니다.

--- 「1장 흘려보내는 도구」 중에서

최근에는 주삿바늘의 표면을 철저하게 연마해서 표면의 울퉁불퉁함을 최대한 매끄럽게 한 부드러운 주사기 개발이 이루어지고 있습니다. 이때 바늘의 안쪽 부분도 매끄럽게 연마합니다. 바늘의 내부에 튀어나온 부분이 있으면 주사제의 흐름이 느려지기 때문에, 바늘 바깥쪽뿐만 아니라 안쪽도 연마해서 주사 시간을 단축시켜 그만큼 고통을 줄이려는 것입니다.

지레의 원리를 누가 제일 처음 생각해 냈는지는 정확하게 밝혀지지 않았지만, 고대 그리스의 발명가 아르키메데스 Archimedes가 남긴 유명한 말이 있습니다. “나에게 긴 막대기와 튼튼한 받침대를 주면 지구를 움직여 보이겠다.” 만약 우주에 받침점을 만들 수 있다면 아르키메데스 혼자서도 지레의 원리를 이용해 지구를 움직일 수 있다는 말이었습니다. 엄청난 사고 실험thought experiment입니다. 만약 아르키메데스의 말이 현실이 된다면 힘점에서 받침점까지의 거리는 분명몇 광년이나 될 정도로 끝없이 길 것입니다. 어쩌면 우리 은하를 벗어날 수도 있습니다. 지구는 상상 이상으로 무겁기 때문입니다.

--- 「2장 꽂는 도구」 중에서

빵을 자른 후의 칼을 보면 칼날 면이 끈적거리는 느낌이 있습니다. 회나 케이크 등의 지방이 많은 음식을 자른 후도 마찬가지입니다. 칼은 점성이 있는 물질과 닿으면 움직임이 둔해지고 잘 잘리지 않습니다. 그래서 회칼이나 빵칼은 자른 후에 끈적이는 부분이 다음 칼질을 할 때 음식과 닿지 않도록 얇고 길게 되어 있습니다. 잘 연마된 회칼은 한 방향으로 당기기만 해도 깔끔하게 횟감을 자를 수 있습니다.

게의 집게발에도 두 가지 종류가 있다는 사실을 아시나요? 하나는 조개껍데기를 깰 때 힘을 강하게 줄 수 있도록 ‘쉽게 탈구되지 않는 타입’이고, 다른 하나는 진흙을 퍼내다가 잘못해서 돌 사이에 끼어도 부러지지 않도록 ‘쉽게 탈구되는 타입’입니다. 게의 집게발에 나름의 원리가 담겨 있다는 사실이 신기하지 않나요?

--- 「3장 분리하는 도구」 중에서

폰 게리케는 수동으로 공기를 빼는 펌프를 만들었습니다. 처음에는 맥주 통을 진공 상태로 만들려고 했지만, 틈이 많은 목제 맥주 통으로는 진공 상태를 만들기가 쉽지 않았습니다. 연구를 거듭한 결과, 기체가 잘 통하지 않는 구리로 만든 지름 40cm 정도의 반구 두 개를 붙여서 안이 비어 있는 구를 만들고, 수동 펌프로 안에 있는 공기를 대부분 제거하는 데에 성공했습니다. 그러자 구 안쪽이 진공에 가깝게 변해 반구끼리 딱 붙어서 거의 움직이지 않게 되었습니다. 안팎의 기압 차로 인해 강력한 흡착판이 만들어진 것입니다. 폰 게리케는 이를 독일의 황제 앞에서 정식으로 선보였는데 이것이 그 유명한 ‘마그데부르크 반구 실험’입니다. 무려 각각의 반구를 16마리의 말(1t 이상의 무게에 해당하는 힘)이 반대 방향으로 잡아당겼는데도 떨어지지 않았습니다. 지금 생각해도 신기한 일이니, 당시 사람들은 이 광경을 보고 놀라움을 금치 못했을 것입니다.

--- 「4장 유지하는 도구」 중에서

잔 받침이 젖어 있으면 왜 잘 미끄러지지 않을까요? 쉬운 듯하면서도 어려운 문제입니다. 보통은 바닥에 물기가 있으면 잘 미끄러집니다. 비 오는 날 미끄러지기 쉬운 신발을 신고 가다가 미끄러져 ‘쿵’ 하고 엉덩방아를 찧은 적이 있지 않나요? 일상 속에서 경험하는 마찰의 대부분은 물체 표면의 거칠기 때문에 발생하는데, 물기가 있으면 울퉁불퉁한 표면 틈새가 물로 채워집니다. 그렇게 되면 액체인 물이 고체인 지면보다 더 쉽게 움직이기 때문에 마찰이 줄어들어 더 잘 미끄러집니다. 젖은 욕실 바닥에서 잘 미끄러지는 것도 이러한 이유 때문입니다

--- 「5장 옮기는 도구」 중에서

꽤 비싸게 구매했지만 이제 고양이 밥그릇이 된 프루트 볼. 접시를 만들었던 사람이 생각했을 원래의 용도에서는 벗어난 물건이 되었지만, 이 책에서 배운 관점으로 다시 생각해 보면 너무나도 당연한 일입니다. 이 접시는 도자기이기 때문에 경도가 있어서 내부에 가해지는 중력을 떠받치는 항력이 있습니다. 열에도 강한 데다가 깊이가 있어서 내용물이 잘 쏟아지지 않고, 질량이 꽤 커서 쉽게 뒤집히지도 않습니다. 이렇듯 과학의 관점에서 보면 각각의 용기에는 공통된 물리적 특징이 있고 다양한 사용법에도 공통된 물리 현상이 숨어 있다는 사실을 알 수 있습니다.

--- 「마치며」 중에서

저 : 다나카 미유키

일본의 명문 사립대 중 하나인 조치대학교에서 물리학을 공부했다. 현재는 도인가쿠엔고등학교에서 과학 교사로 근무하고 있다. 과학 교과서 집필 위원 및 일본 물리교육학회와 물리교육연구회의 회원으로도 활동하고 있다. 목수였던 아버지가 만든 도구들을 흥미롭게 지켜보며 처음 물리의 세계에 발을 들여놓게 되었다. ‘인간이 오랜 세월 동안 얻은 지혜로 만든 모든 도구에는 반드시 물리의 이치가 담겨 있다’라는 놀라운 사실을 깨닫고 이 책을 썼다.

저 : 유키 치요코

다나카 미유키와 함께 조치대학교 물리학과에서 공부했다. 현재 조치대학교 이공학부 강사이자, 과학 교과서 집필 위원이다. 비싼 값을 주고 산 도자기 그릇이 이제는 고양이 밥그릇이 된 이유에도 신비한 물리 법칙이 숨어 있다는 사실을 깨달았다. 이 책을 읽은 독자들도 우리가 일상적으로 사용하는 물건을 과학의 눈으로 다시 볼 수 있기를 바라는 마음이다.

역 : 이효진

한국외국어대학교 통번역대학원 한일과를 졸업한 후 국제 회의 통역사 및 바른번역 소속 번역가로 활동하고 있다. 어렸을 때 일본에서 생활하며 통번역사가 되고 싶다는 꿈을 키웠다. 옮긴 책으로는 『예민한 아이를 키우는 엄마의 불안이 사라지는 책』, 『때려치우기의 기술』, 『실수하지 않는 사람들의 사소한 습관』, 『일하는 당신을 위한 최고의 수면법』이 있다.