힘과 운동
물리학의 기초, 운동의 세 가지 법칙!
할머니가 동그란 빵을 구운 다음 식히려고 창턱 위에 올려 둡니다. 동그란 빵 동글이에게는 중력과 창턱이 지지하는 힘이 동시에 작용합니다. 두 가지 힘이 서로 균형을 이루어 동글이는 움직이지 않고 정지해 있지요. 그런데 꿀벌이 동글이를 밀자, 새로운 힘이 생겨납니다. 그때부터 동글이는 구르기 시작하고, 관성 덕분에 계속 움직입니다. 창턱에서 떨어지는 동글이에게 중력이 작용하자 이번에는 자유 낙하가 이루어집니다. 땅에 닿은 동글이는 반작용으로 튀어 오릅니다. 그리고 곧 등속 운동을 시작합니다.
동글이의 모험은 등속 운동과 비등속 운동, 직선 운동과 곡선 운동으로 이어지고 마찰의 세계를 만나기도 합니다. 또 동글이가 강물에 떠내려가는 모습을 통해서 동글이의 속도와 강물의 속도가 어떻게 관계를 맺는지 보여 줍니다. 동글이와 강물의 운동이 방향은 다르지만 속도가 같을 때, 속도가 다를 때 어떤 움직임이 나타나는지 그림을 통해 쉽게 이해할 수 있습니다.
이 책은 뉴턴이 정립한 운동의 세 가지 법칙, 즉 관성의 법칙, 가속도의 법칙, 작용-반작용의 법칙을 중심으로 고전 물리학의 기초를 다루고 있습니다. 더 깊은 물리학의 세계로, 그리고 모든 영역의 과학적 탐구의 세계로 나아가는 첫걸음으로 모자람이 없는 이야기입니다.



로켓 공학
우주로 가려면 어떻게 해야 할까요?
창턱 위에 놓인 동그란 빵 동글이는 깜깜한 밤하늘을 올려다봅니다. 동글이는 아주 멀리 가 보고 싶었어요. 우주로 가서 지구와 다른 별들을 보고 싶었죠. 어떻게 하면 그렇게 멀리 여행할 수 있을까요? 트램펄린이나 대포를 이용하면 보다 멀리 날아갈 수 있지만, 지구를 벗어날 정도의 가속도를 주지는 못해요. 동글이가 지구를 벗어나 우주로 가려면 로켓에 타야만 합니다.
그럼 로켓은 어떤 모양이어야 할까요? 동글이가 몸을 실을 조종실 모듈, 엔진과 태양 전지판이 달린 서비스 모듈, 그리고 이것들을 궤도에 올려 줄 발사체가 필요합니다. 책은 이 세 가지가 로켓의 기본적인 구성이라는 걸 차근차근 알려 줍니다. 또 로켓에 실리는 연료도 보여 주는데, 바로 등유와 액체 산소입니다. 드디어 동글이는 친구들의 배웅을 받으며 우주로 떠납니다.
그러고 나서 로켓이 발사되고 발사체가 분리되는 과정을 흥미롭게 보여 줍니다. 연료를 다 사용하여 속도를 높이고 나면 1단 발사체가 분리되고, 목적지에 거의 도착했을 때 2단 발사체가 분리되며, 마지막으로 궤도 진입 후에 3단 발사체가 분리됩니다. 그리고 태양 전지 패널을 펴고 시스템을 점검하지요. 이제 동글이는 궤도에서 수많은 별들과 아름다운 지구를 볼 수 있습니다.
이 책은 우주로 날아간 동글이의 짧은 이야기를 통해 로켓의 구성과 발사의 원리를 한눈에 익힐 수 있도록 구성되어 있습니다. 우주 시대를 살아갈 어린이들에게 꼭 필요한 그림책입니다.

상대성 이론
모든 것은 상대적으로 움직여요
할머니가 구운 동그란 빵 동글이는 우주의 법칙을 따르는 세계에 존재합니다. 잴 수 있는 질량이 있으며, 시간과 공간 속에 존재한다는 뜻이죠. 이 책은 동글이가 창턱에 얼마나 오래 있었는지 시간으로 나타낼 수 있으며, 동글이가 거리를 이동할 수 있고 속도를 가진다는 것을 보여 줍니다.
동글이가 기차에 탔습니다. 기차 안에서 동글이는 가만히 앉아 있지만, 밖에서 기차를 바라보는 늑대에게 동글이는 움직이는 것처럼 보입니다. 동글이가 늑대에 대하여 상대적으로 움직이는 것입니다. 만약 기차 안에서 동글이가 움직인다면, 늑대가 볼 때 동글이는 기차의 속도에 동글이의 속도까지 더해 더 빠르게 움직이는 것처럼 보이죠.
만약 동글이가 로켓을 타고 빛의 속도에 가까운 속도로 우주에 간다면 어떻게 될까요? 이 책에서 우리는 시간이 팽창하고, 공간이 수축하는 흥미로운 결과를 그림으로 볼 수 있습니다. 동글이가 우주에서 돌아왔을 때 지구에서는 훨씬 많은 시간이 지나 있게 되지요. 하지만 로켓 안에 있는 동글이는 그런 변화를 느낄 수 없어요. 아무리 빛의 속도로 움직이고 있다고 해도 자기 자신에 대해서는 상대적인 운동을 하지 않고 가만히 있기 때문입니다.
이 책은 마지막으로 상대성 이론의 핵심적인 명제를 강조합니다. 바로 동글이가 굴러가든, 기차를 타든, 로켓을 타든 누군가에 대해 상대적으로 움직인다는 사실이지요.

양자 역학
작은 세계에서 놀라운 일이 벌어져요
동그란 빵 동글이가 할머니의 집을 떠나 모험을 시작합니다. 동글이가 움직일 때는 고전 물리학에서 정립한 힘과 운동의 법칙을 따릅니다. 우리 모두와 우리를 둘러싼 모든 것처럼요. 그런데 만약 동글이가 아주 작은 입자라면, 그 법칙을 벗어나게 됩니다. 아주 작은 먼지 알갱이보다 몇 배나 작은 동글이, 그리고 주변의 아주 작은 것들의 세계에서는 어떤 법칙을 따르게 될까요? 이 책은 이런 질문으로 양자의 세계를 소개합니다.
작은 세계에서는 동글이보다 속도가 느린 여우가 동글이를 따라잡고 앞설 수도 있습니다. 동글이에게도 그렇게 움직일 수 있는 ‘가능성’이 있습니다. 또 막다른 벽 앞에서 동글이는 튕겨 나오지 않고 벽 너머로 쉽게 이동할 수 있는 ‘가능성’이 있습니다. 이 책은 이렇게 두 친구의 쉽고 재미있는 이야기를 통해 양자 역학에서 말하는 터널 효과를 설명합니다.
이번에는 여우가 덤불에 몸을 숨긴 동글이를 찾으려고 합니다. 여우가 덤불

을 들여다보기 전까지 동글이는 어느 덤불 속에든 있을 수 있지요. 여우가 특정한 덤불을 들여다볼 때 비로소 동글이의 상태와 위치가 결정됩니다. 쫓고 쫓기는 재미있는 이야기 같지만, 실은 양자 불확정성의 원리를 직관적으로 보여 주는 것입니다. 이 책은 마지막으로 아주 작은 세계에서 동글이가 ‘예측할 수 없는 변화’를 훨씬 더 많이 기대할 수 있다고 말하며 양자 역학의 기초를 알려 줍니다.