새가 앉아있든 날든 상자 전체의 질량이 변함이 없다는 건 다 아는 사실이겠지만 저 문제는 질량이 아니라 무게의 변화를 묻는 질문입니다(무게는 질량에다가 그 물체에 작용하는 힘의 크기와 방향을 같이 적용해야 합니다). 새가 날기 위해서는 상자 안에 있는 공기에 힘을 전달해야 되고 공기에게 전달된 힘은 새의 무게만큼 상자의 아랫 방향으로 작용하기 때문에 무게에도 변함이 없습니다(모든 방향이라고 했다가 수정했습니다. 잠시 착각했네요). 그렇다면 여기서 질문이 나오는데
1. 새가 날개짓 없이 공중부양을 한다면 과연 상자의 무게(질량 아님)에는 변화가 없을까요?
2. 다른 질문. 새 대신 메뚜기가 있다고 합시다. 그 메뚜기가 점프를 한 번 한다고 할 때 뛰어 오를 때부터 착지시 까지 무게의 변화는 어떻게 될까요(아래 레옴님도 질문을 하셨군요)
제 생각은,
1. 새의 무게만큼 가벼워진다. 상자에 아무런 힘이 가해지지 않기 때문에 무게에도 변화가 없다.
2. 점프 순간 원래의 무게보다 무거워짐(바닥 방향으로 힘이 가해짐) -> 메뚜기가 공중에 있는 동안 메꾸기의 무게만큼 가벼워짐(상자에 아무런 힘이 작용하지 않음) -> 착지 순간 다시 무거워짐(다시 바닥 방향으로 힘이 가해짐) -> 원래의 무게
만약 너무 높이 뛰어서 천정에 부딪힌다면 상자의 천정방향으로 힘이 가해졌기 때문에 그 순간 무게는 감소하게 되죠.