서웨이 교수(Raymond A. Serway)와 예웨트 교수(John W. Jewett, Jr.)는 대학물리학 교재를 수준과 내용 등의 관점에서 다양하게 저술하였다. 자연과학, 공학, 의학 관련 분야 전공자들이 물리학을 흥미롭게 배울 수 있도록, 두 교수님이 개발한 교재가 물리학 강의에 널리 사용되고 있다. 이번 기회에 두 교수님이 저술한 여러 교재를 통합하여 수업에 활용하기 쉽고 학생들 스스로 물리의 원리를 익히기에 유익한 교재로 발간하게 되어 매우 기쁘게 생각한다. 수업용 교재는 가르치고 배우기 용이하도록 구성되어야 할 뿐만 아니라 쉽게 접근할 수 있어야 한다. 이 교재의 특징은 물리의 기본 개념과 수학적인 계산 과정을 연결하여 원리를 명확하게 이해시키고, 응용적인 예를 통해 기본 원리를 전달하고자 함에 있다. 원리를 이해시키고 전달하는 것에 있어 여타 교재와는 다른 방법을 택하고 있다. 예제는 문제 풀이 전략을 세워 개념화 단계에서부터 문자로 표현하는 방법과 여기에 숫자를 대입해서 원하는 결과를 도출하는 단계까지 체계적으로 접근하고 이해할 수 있도록 하였다. 이 교재는 뉴턴 역학, 힘과 에너지, 열역학, 전자기학, 광학, 양자역학 등에 많은 부분을 할애하고 있다. 

연습문제는 장마다 30개 정도의 문항을 선별하여, 수업에서 지향하는 개념을 다양한 형태로 익힐 수 있도록 하였다. 직관력과 상상력을 바탕으로 접근 하는 문제, 기존의 방식인 개념과 식을 이용해서 답을 구하는 문제로 주어져 있다. 학생들이 고등학교에서 배운 물리의 정도를 감안하여, 두 학기 동안 이 교재를 통해 학생들이 물리를 무난히 이해하도록 하는 것에 주안점을 삼았다. 용어의 선택은 고등학교 과학에서 일반적으로 사용하는 것과 한국물리학회에서 정한 용어집을 기본으로 하였다. 이 교재를 공부하게 될 학생들에게 부탁하고 싶은 말은 물리는 우리가 자주 접하는 자연 현상을 간단한 모형을 통하여 이해하는 학문이므로, 본문의 내용을 잘 이해하고 연습문제를 반드시 풀어서 스스로 개념을 정립해 나가기 바란다. 문제를 푸는 과정 중에 물리 법칙에 대한 이해를 높일 수 있고, 완전한 답에 접근하는 방법을 배울 수 있을 것이다.

1장 서론 및 벡터 1

1.1 길이, 질량, 시간의 표준 2

1.2 차원 분석 5

1.3 단위의 환산 7

1.4 크기의 정도 계산 8

1.5 유효 숫자 9

1.6 좌표계 12

1.7 벡터와 스칼라 13

1.8 벡터의 성질 15

1.9 벡터의 성분과 단위 벡터 17

1.10 모형화, 다양한 표현, 문제 풀이 전략 22

2장 일차원에서의 운동 33

2.1 평균 속도 34

2.2 순간 속도 37

2.3 분석 모형: 등속 운동하는 입자 42

2.4 가속도 44

2.5 운동 도표 48

2.6 분석 모형: 등가속도 운동하는 입자 49

2.7 자유 낙하 물체 53

3장 이차원에서의 운동 61

3.1 위치, 속도 및 가속도 벡터 62

3.2 이차원 등가속도 운동 64

3.3 포물체 운동 67

3.4 분석 모형: 등속 원운동하는 입자 74

3.5 접선 가속도와 지름 가속도 77

3.6 상대 속도와 상대 가속도 79

4장 운동의 법칙 87

4.1 힘의 개념 88

4.2 뉴턴의 제`1`법칙 90

4.3 질량 91

4.4 뉴턴의 제`2`법칙` 92

4.5 중력과 무게 95

4.6 뉴턴의 제`3`법칙 96

4.7 뉴턴의 제`2`법칙을 이용한 분석 모형 99

5장 뉴턴 법칙의 적용 113

5.1 마찰력 114

5.2 등속 원운동하는 입자 모형의 확장 119

5.3 비등속 원운동 125

5.4 속도에 의존하는 저항력을 받는 운동 126

5.5 자연의 기본적인 힘 130

6장 계의 에너지 139

6.1 계와 환경 140

6.2 일정한 힘이 한 일 141

6.3 두 벡터의 스칼라곱 144

6.4 변하는 힘이 한 일 146

6.5 운동 에너지와 일-운동 에너지 정리 151

6.6 계의 퍼텐셜 에너지 155

6.7 보존력과 비보존력 160

6.8 보존력과 퍼텐셜 에너지의 관계 162

6.9 중력 퍼텐셜 에너지 164

7장 에너지의 보존 171

7.1 분석 모형: 비고립계(에너지) 172

7.2 분석 모형: 고립계(에너지) 175

7.3 분석 모형: 정상 상태의 비고립계(에너지) 181

7.4 운동 마찰이 포함되어 있는 상황 183

7.5 비보존력에 의한 역학적 에너지의 변화 188

7.6 일률 193

8장 운동량과 충돌 203

8.1 선운동량 204

8.2 분석 모형: 고립계(운동량) 206

8.3 분석 모형: 비고립계(운동량) 208

8.4 일차원 충돌 212

8.5 이차원 충돌 218

8.6 질량 중심 220

8.7 입자계 운동 224

9장 상대성 이론 231

9.1 갈릴레이의 상대성 원리 232

9.2 마이컬슨`-`몰리의 실험 234

9.3 아인슈타인의 상대성 원리 236

9.4 특수 상대성 이론의 결과 236

9.5 로렌츠 변환식 246

9.6 상대론적 운동량과 뉴턴 법칙의 상대론적 형태 250

9.7 상대론적 에너지 251

9.8 질량과 에너지 255

10장 회전 운동 261

10.1 각위치, 각속력, 각가속도 262

10.2 분석 모형: 각가속도가 일정한 강체 265

10.3 회전 운동과 병진 운동의 물리량 관계 267

10.4 회전 운동 에너지 269

10.5 돌림힘과 벡터곱 274

10.6 분석 모형: 평형 상태의 강체 277

10.7 분석 모형: 알짜 돌림힘을 받는 강체 281

10.8 회전 운동에서의 에너지 고찰 283

10.9 분석 모형: 비고립계(각운동량) 286

10.10 분석 모형: 고립계(각운동량) 289

10.11 강체의 굴림 운동 293

11장 중력과 행성의 운동 303

11.1 뉴턴의 만유인력 법칙에 대한 재음미 304

11.2 구조 모형 307

11.3 케플러의 법칙 308

11.4 행성과 위성의 운동에서 에너지 관계 314

12장 진동 325

12.1 용수철에 매달린 물체의 운동 326

12.2 분석 모형: 단조화 운동을 하고 있는 입자 327

12.3 단조화 진동자의 에너지 333

12.4 단진자 337

12.5 물리 진자 340

12.6 감쇠 진동 341

13장 역학적 파동 347

13.1 파동의 전파 348

13.2 분석 모형: 진행파 351

13.3 줄에서 횡파의 속력 356

13.4 반사와 투과 359

13.5 줄에서 사인형 파동의 에너지 전달률 361

13.6 음파 363

13.7 도플러 효과 366

14장 중첩과 정상파 375

14.1 분석 모형: 파동의 간섭 376

14.2 정상파 380

14.3 분석 모형: 경계 조건하의 파동 383

14.4 공기 관에서의 정상파 386

14.5 맥놀이: 시간적 간섭 390

15장 유체 역학 399

15.1 압력 400

15.2 깊이에 따른 압력의 변화 403

15.3 압력의 측정 407

15.4 부력과 아르키메데스의 원리 408

15.5 유체 동역학 413

15.6 유선과 연속 방정식 414

15.7 베르누이 방정식 416

16장 온도와 기체 운동론 425

16.1 온도와 열역학 제`0`법칙 426

16.2 온도계와 온도 눈금 428

16.3 고체와 액체의 열팽창 432

16.4 이상 기체의 거시적 기술 438

16.5 기체 운동론 441

17장 열적 과정에서의 에너지: 열역학 제1법칙 451

17.1 열과 내부 에너지 452

17.2 비열 454

17.3 숨은열 457

17.4 열역학적 과정에서의 일 462

17.5 열역학 제1법칙 466

17.6 열역학 제1법칙의 적용 468

17.7 이상 기체의 몰비열 472

17.8 이상 기체의 단열 과정 475

17.9 몰비열과 에너지 등분배 477

17.10 열적 과정에서의 에너지 전달 메커니즘 480

18장 열기관, 엔트로피 및 열역학 제2법칙 491

18.1 열기관과 열역학 제2법칙 492

18.2 가역 및 비가역 과정 494

18.3 카르노 기관 495

18.4 열펌프와 냉동기 498

18.5 제2법칙의 다른 표현 500

18.6 엔트로피 501

18.7 엔트로피와 열역학 제2법칙 505

18.8 비가역 과정에서의 엔트로피 변화 508

19장 전기력과 전기장 515

19.1 역사적 고찰 516

19.2 전하의 성질 516

19.3 절연체와 도체 519

19.4 쿨롱의 법칙 521

19.5 전기장 525

19.6 전기력선 532

19.7 균일한 전기장 내에서 대전 입자의 운동 534

19.8 전기선속 536

19.9 가우스의 법칙 539

19.10 다양한 형태의 전하 분포에 대한 가우스 법칙의 적용 542

19.11 정전기적 평형 상태의 도체 545

20장 전위와 전기용량 553

20.1 전위와 전위차 554

20.2 균일한 전기장 내에서의 전위차 556

20.3 점전하에 의한 전위와 전기적 위치 에너지 559

20.4 전위로부터 전기장의 계산 562

20.5 연속적인 전하 분포에 의한 전위 564

20.6 대전된 도체에 의한 전위 566

20.7 전기용량 569

20.8 축전기의 연결 573

20.9 충전된 축전기에 저장된 에너지 577

20.10 유전체가 있는 축전기 581

21장 전류와 직류 회로 589

21.1 전류 590

21.2 저항과 옴의 법칙 593

21.3 초전도체 600

21.4 전기 회로에서 에너지와 전력 601

21.5 기전력원 604

21.6 저항기의 직렬 연결과 병렬 연결 606

21.7 키르히호프의 법칙 613

21.8 RC 회로 615

22장 자기력과 자기장 627

22.1 역사적 고찰 628

22.2 자기장 629

22.3 균일한 자기장 내에서 대전 입자의 운동 633

22.4 자기장 내에서 운동하는 대전 입자에의 적용 636

22.5 전류가 흐르는 도체에 작용하는 자기력 640

22.6 `균일한 자기장 내에서 전류 고리가 받는 돌림힘 642

22.7 비오`-`사바르 법칙 645

22.8 두 평행 도체 사이의 자기력 648

22.9 앙페르의 법칙 650

22.10 솔레노이드의 자기장 654

23장 패러데이의 법칙, 유도 계수 및 교류 회로 661

23.1 패러데이의 유도 법칙 662

23.2 운동 기전력 667

23.3 렌츠의 법칙 672

23.4 유도 기전력과 전기장 675

23.5 유도 계수 678

23.6 RL 회로 680

23.7 자기장 내의 에너지 683

23.8 교류 전원 687

23.9 교류 회로에서의 저항기 687

23.10 교류 회로에서의 인덕터 690

23.11 교류 회로에서의 축전기 693

23.12 RLC 직렬 회로 696

24장 전자기파 707

24.1 변위 전류와 앙페르 법칙의 일반형 708

24.2 맥스웰 방정식과 헤르츠의 발견 710

24.3 전자기파 713

24.4 전자기파가 운반하는 에너지 718

24.5 운동량과 복사압 720

24.6 전자기파의 스펙트럼 724

24.7 빛의 편광 726

25장 빛의 반사와 굴절 733

25.1 빛의 본질 734

25.2 기하 광학에서의 광선 모형 735

25.3 분석 모형: 반사파 736

25.4 분석 모형: 굴절파 740

25.5 분산과 프리즘 745

25.6 하위헌스의 원리 747

25.7 내부 전반사 749

26장 거울과 렌즈에 의한 상의 형성 757

26.1 평면 거울에 의한 상 758

26.2 구면 거울에 의한 상 761

26.3 굴절에 의한 상 768

26.4 얇은 렌즈에 의한 상 772

27장 파동 광학 783

27.1 간섭의 조건 784

27.2 영의 이중 슬릿 실험 784

27.3 분석 모형: 파동의 간섭 786

27.4 반사에 의한 위상 변화 790

27.5 박막에서의 간섭 791

27.6 회절 무늬 794

27.7 단일 슬릿과 원형 구멍의 분해능 797

27.8 회절 격자 800

28장 양자 물리학 809

28.1 흑체 복사와 플랑크의 이론 810

28.2 광전 효과 816

28.3 콤프턴 효과 823

28.4 광자와 전자기파 825

28.5 입자의 파동적 성질 826

28.6 새 모형: 양자 입자 829

28.7 양자적 관점에서 이중 슬릿 실험 833

28.8 불확정성 원리 834

28.9 양자 역학의 해석 836

28.10 상자 내 입자 840

28.11 분석 모형: 경계 조건하의 양자 입자 844

28.12 슈뢰딩거 방정식 845

29장 원자 물리학 853

29.1 초창기 원자 구조 모형 854

29.2 다시 보는 수소 원자 856

29.3 수소에 대한 파동 함수 859

29.4 양자수의 물리적 해석 862

29.5 배타 원리와 주기율표 869

29.6 원자 스펙트럼의 내막: 가시광선과 X선 874

30장 핵물리학 883

30.1 핵의 성질 884

30.2 핵의 결합 에너지 890

30.3 방사능 892

30.4 방사능 붕괴 과정 896

30.5 핵반응 906

부록 A 표 A.1

부록 B 자주 사용되는 수학 A.7

부록 C 원소의 주기율표 A.26

부록 D SI 단위 A.28

부록 E 물리량 그림 표현과 주요 물리 상수 A.29

퀴즈 및 주관식 연습문제 해답 A.34

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