Il caso della scatola ermeticamente chiusa è da sé evidente. Se lo mettiamo su una bilancia tanta è la massa posta sul piatto: recipiente, aria contenuta e colibrì, tanta massa per la gravità segnerà la bilancia. Vediamo un po’ più in dettaglio come può avvenire questo quando il colibrì è in volo.
Per volare il colibrì, come qualunque altro corpo volante, deve equilibrare il suo peso con una spinta verso l’alto uguale e contraria ad esso. Nel caso del colibrì (più pesante dell’aria) questa spinta è ottenuta in modo dinamico (un aerostato la ottiene invece in modo statico) sospingendo continuamente col battito delle ali una sufficiente quantità d’aria con sufficiente velocità verso il basso. Cio’ comporta che le ali battenti imprimano mediamente nel tempo un forza verso il basso all’aria che, per reazione, ne esercita una uguale e contraria. Più precisamente il prodotto Portata x velocità deve uguagliare il peso da sostenere. (la portata misurata in kg/s, la velocità in m/s, il peso in N)
Ora l’aria, così sospinta, essendo rinchiusa in un recipiente ermetico, dovrà fermarsi. E questa frenata sarà a carico delle pareti del recipiente stesso che subirà quindi la normale pressione dell’aria maggiorata della componente di “frenata”. E’ facile dimostrare che la quantità di moto al secondo trasmessa dalle ali del colibrì (tale da uguagliarne il peso) si conserva fino alla “definitiva trasmissione” al fondo del recipiente che sopporterà, proprio in virtù del principio di conservazione della quantità di moto, una spinta esattemente uguale al peso del colibrì.
Quindi, nel caso del recipiente chiuso, la bilancia segnerà lo stesso peso sia che il colibrì sia appollaiato o sia invece in volo.
Diverso è il caso se abbiamo una gabbietta di filo sottile o addirittura un trespolo senza gabbia.
Nell’ultimo caso è evidente, in prima approssimazione che, una volta sollevato dal trespolo, il peso del colibrì non contribuisce più a schiacciare verso il basso il piatto della bilancia. Certo una parte del flusso, almeno finché il colibrì si trova nelle immediate vicinanze, può ancora colpire il sottostante piatto della bilancia (nel caso della gabbietta sarebbe sempre nelle vicinanze e il flusso colpirebbe comunque i fili della gabbietta) e sospingerlo un po’ verso il basso, quindi, in questo caso, solo una parte del peso sarebbe “sentita” dalla bilancia.
Usare un dinamometro al posto della bilancia non mi sembra debba cambiare nulla di quanto detto sopra: alla fine sia la bilancia che il dinamometro misurano la forza verticale applicata al piatto o al gancio, il resto è indifferente. E ciò sia nel caso del recipiente chiuso che in quello della gabbietta.