氣球在空氣中能夠飄起來的原因在于它們受到了浮力的作用。這一原理與物體在水中浮起來的道理相同,即物體在空氣中的浮力等于它排開的空氣的重量。如果一個氣球的浮力大于它自身的重量以及內部所充氣體的重量,那么它就能夠飄起來。以一個充滿氫氣的氣球為例,氫氣的密度遠低于空氣,大約為0.09克/升。如果一個氣球的自身重量是2克,并且我們忽略氣球未充氣時的體積,那么當氣球內的氫氣體積使得排開的空氣重量大于2克加上氫氣的重量時,氣球就能飄起來。這個條件可以表示為:1.293克/升(空氣密度)乘以氣球的體積V大于2克加上0.09克/升乘以V,即V大于1.663升。如果氣球充滿的是空氣,那么浮力與密度之間的關系就不那么明顯了。因為空氣的密度相對較低,所以氣球內的空氣量需要足夠多才能產生足夠的浮力來支撐氣球。當氣球被充氣并形成球形時,它的受力面積增大了。這導致氣球在移動或下落時受到的空氣阻力也大大增加。圓形物體在空氣中運動時,由于空氣動力學作用,其底部會受到拉力的影響,這種拉力隨著物體體積的增大而變得更加明顯。這種阻力在一定程度上減緩了氣球的運動,使得我們看起來它像是“飄了起來”。因此,氣球飄起來的現象實際上是多種力的平衡結果:浮力、氣球自身的重量、內部氣體的重量以及空氣阻力。當這些力達到平衡時,氣球就能在空中懸浮或緩慢移動,給人們一種輕盈飄逸的錯覺。