본 교재 〈핵심물리학〉은 리처드 울프슨 교수가 교육 경력 40여 년 동안 학생들이 물리학을 공부하면서 직면하는 어려움과 오개념뿐만 아니라 핵심 개념이 명료해지는 경험의 순간까지 지켜본 경험에서 우러나온 성과물인 〈Essential University Physics〉 4판을 번역한 것입니다. 미적분 기반 물리학 교재인 〈핵심물리학〉의 주요 목표는 물리학 문제 해결 능력을 향상시키고 물리학의 세계를 깊고 본질적인 수준에서 이해하고 인식하는 것을 돕는 것입니다. 미적분 기반 물리학 과정이 필요한 다양한 학문 분야의 학생들이 과학과 공학을 위한 문제 해결을 위해 필요한 해석적이고 정량적인 기술과 확신을 기르도록 돕기 위해 〈핵심물리학〉은 모든 예제를 확인/과정/풀이/검증(IDEA)의 네 단계에 따라 제시합니다. 그래서 학생들이 아무 생각 없이 관련 방정식을 찾아 헤매고 단순히 식에 숫자를 대입하여 답을 구하는 방식에서 벗어나 문제를 해석하고 핵심 개념을 확인하여 답에 도달하는 계획을 세우고 나서 풀이를 한 후 풀이가 타당한지, 다른 예제들과 유사한 점과 다른 점이 무엇인지 비교해보고 추가적인 통찰을 얻도록 구성되어 있습니다. 특히 예제에 기초하여 예제와 똑같은 상황이지만 숫자가 다른 문제와 묻는 질문이 다른 문제, 그리고 완전히 다른 상황의 유사한 두 문제로 구성된 일련의 문제 세트는 학생들이 익숙한 영역에서 점차적으로 벗어나면서 더 도전적이고 복잡한 문제를 해결할 수 있는 능력을 함양하도록 되어 있습니다. 본 교재는 문제 해결 능력과 더불어 일상생활에서 현대의 많은 기술과 물리학 사이의 연관성을 이해할 수 있도록 아주 다양한 주제의 응용 예들이 각각 반쪽 분량 정도의 양으로 수록되어 있습니다. 또한 주석이 달린 그림은 학생들이 그림과 그래프 정보를 읽고 해석하는 것을 돕도록 고안되어 있고, 주석이 달린 핵심 방정식은 방정식의 “해부학”으로서 방정식이 그저 숫자만 대입하는 단순한 공식이 아니라 물리적 우주에 대한 생생한 진술로 이해하고 가장 기본적인 수준에서 물리적 세계를 인식할 수 있도록 꾸며져 있습니다. 〈핵심물리학〉은 물리학 교육 연구에서 증명된 방법을 받아들여 간결하지만, 전략적이며, 진보적입니다. 미적분 기반 물리학 과정이 필요한 대다수 이공계 학과 학생들에게 적합한 교재라고 생각합니다.

저자 : Richard Wolfson 리처드 울프슨(Richard Wolfson)은 미들베리 대학(Middlebury College) 물리학과의 벤저민 위슬러 교수직(Benjamin F. Wissler Professor of Physics)에 임명된 교수로서, 그곳에서 1976년부터 가르쳐왔습니다. 그는 MIT와 스워스모어 대학(Swarthmore College)을 졸업했고, 미시건 대학교(University of Michigan)에서 석사학위를, 다트머스 대학(Dartmouth College)에서 박사학위를 받았습니다. 그가 연구하고 있는 태양의 코로나와 기후변화가 인연이 되어 콜로라도 볼더(Boulder, Colorado)에 있는 미국중앙대기연구소(National Center for Atmospheric Research), 스코틀랜드(Scotland)의 세인트앤드루스 대학교(St. Andrews University), 스탠퍼드 대학교(Stanford University)에서 안식년을 보냈습니다. 울프슨 교수는 헌신적이고 열정적인 교육자입니다. 이러한 점이 학생들과 일반인을 위한 그의 많은 저술과 비디오 시리즈에 반영되어 있습니다. 비디오 시리즈로는 Einstein’s Relativity and the Quantum Revolution: Modern Physics for Nonscientists (The Teaching Company, 1999), Physics in Your Life (The Teaching Company, 2004), Physics and Our Universe: How It All Works (The Teaching Company, 2011), Understanding Modern Electronics (The Teaching Company, 2014)가 있고, 책으로는 Nuclear Choices: A Citizen’s Guide to Nuclear Technology (MIT Press, 1993), Simply Einstein: Relativity Demystified (W. W. Norton, 2003), Energy, Environment, and Climate (W. W. Norton, third edition, 2018)가 있으며 Scientific American과 the World Book Encyclopedia에 다수의 글들이 있습니다. 울프슨 교수는 연구와 교육 외에도 하이킹, 카누 타기, 원예, 요리, 수채화에 취미가 있습니다.

1장 물리학 시작하기 1부 역학 2장 직선 운동 3장 이차원, 삼차원 운동 4장 힘과 운동 5장 뉴턴 법칙의 응용 6장 일, 에너지, 일률 7장 에너지 보존 8장 중력 9장 입자계 10장 회전 운동 11장 회전 벡터와 각운동량 12장 정적 평형 2부 진동, 파동, 유체 13장 진동 운동 14장 파동 운동 15장 유체 운동 3부 열역학 16장 온도와 열 17장 물질의 열적 거동 18장 열, 일, 열역학 제1법칙 19장 열역학 제2법칙 4부 전자기학 20장 전하, 전기력, 전기장 21장 가우스 법칙 22장 전기 퍼텐셜 23장 정전기 에너지와 축전기 24장 전류 25장 전기 회로 26장 자기력과 자기장 27장 전자기 유도 28장 교류 회로 29장 맥스웰 방정식과 전자기파 5부 광학 30장 반사와 굴절 31장 영상과 광학기기 32장 간섭과 회절 6부 현대물리학 33장 상대론 34장 입자와 파동 35장 양자역학 36장 원자물리학 37장 분자와 고체 38장 핵물리학 39장 쿼크에서 우주까지 부록 A. 간단한 수식 부록 B. 국제 단위계(SI) 부록 C. 전환 인자 부록 D. 원소 부록 E. 천문학적 자료 홀수 문제에 대한 답 찾아보기