中の鳥が飛んでいる時、鳥かごは軽くなるの?

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★科学★
問題:よくある問題です。1kgの鳥かごがあります。中に50gの鳥を1羽飼っているとします。止まり木に止まっているとき、かごの重さを計ると、1.05kgになっているはずです。では、中の鳥が飛んでいるときにかごを計ったらどうなるのでしょうか?
[い]1.05kgよりも重くなる
[ろ]1.05kgちょうどになる
[は]1kg~1.05kgのあいだになる
[に]1kgちょうどになる
[ほ]1kgよりも軽くなる
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[は]1kg~1.05kgのあいだになる
説明:鳥が飛ぶと、鳥自体の重さはなくなります。でもその重さを支えるように下向きに風が起きています。鳥かごの底を下向きに押します。その分だけ重くなるそうです。
■理屈でいえば、1.05kgちょうどにはならないらしい。鳥かごですから底以外は針金でできており、素通しと考えます。隙間だらけです。鳥が飛ぶときには下向きの風だけでなく、斜め下の方向にも風が起きます。斜め下向きの風の垂直方向の成分の力によっても、鳥は支えられるらしい。かごの針金の隙間から外側の空気に作用するので、少し減る可能性があります。
■鳥かごではなく、密閉された箱の場合なら、鳥が羽ばたいて起きた風は、100%箱に作用しますので、箱と鳥の合計の重さは変わらないそうです。ただし、厳密にいえば、鳥が上昇するときと下降するときには、少し重さが変わるらしい。ホバリング(停止飛翔)していれば変わらないようです。
■飛行機やヘリコプターでも似たようなことが起こるそうです。地表にいる我々は、鳥かごの底にいるようなものらしい。ヘリコプターが地表近くに降りてくると、真下にいる人にはかなり強い風圧がかかります。はるか上空を飛んでいても、わずかに空気圧が上がっているそうです。飛行機もおなじらしい。
■船の場合には、しずかに停船しているときには、水圧は変わらないそうです。動き出すと船の底の形などにより、真下はもちろん、近辺も水圧があがるらしい。
■余談ですが、水圧の変化は、機雷という武器に応用されているらしい。海面の近くに浮かび、船舶が近づいたり触れたりすると爆発する奴ですね。
■機雷が敵船を感知する方法には、水圧の変化、磁気の変化、音の変化などがあるそうです。それぞれの感知機を複合して装備した機雷もあるとのこと。
■一般には、機雷はいつ爆発するかわからなように仕掛けているらしい。たいていは複数の機雷を同時にばらまきます。その中には、船が1回近づいたら爆発するもの、2回で爆発するもの…数十回まで爆発しないものまで、さまざまに設定しておくらしい。簡単に掃討されないようにするためなのでしょうか。敵の不安感をあおることもできそうですね。
◆参考*1:書籍「日常の物理事典」初版6~7頁、近角聡信(ちかずみそうしん)著、ISBN4-490-10372-7、東京堂出版

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