Depuis l’Antiquité, l’homme rêve de voler comme un oiseau dans le ciel immense. La montgolfière est le premier aéronef. Le 21 novembre 1783 après-midi, après de nombreux essais, les frères Montgolfier de Montgolfier ont réussi le premier vol habité en montgolfière au monde au-dessus du château de la Muette à Paris. Ce vol a duré 25 minutes et a survolé la moitié de Paris. Aujourd’hui, la montgolfière est un sport populaire, et de grands festivals de montgolfières sont organisés partout dans le monde. Lorsque les gens acclament les montgolfières géantes et colorées qui s’élèvent dans le ciel, certains se demandent peut-être pourquoi elles peuvent s’élever.
La montgolfière s’élève grâce à la flottabilité de l’air. La force de flottabilité de l’air sur la montgolfière est égale au poids de l’air qu’elle déplace. Tant que la densité moyenne de la montgolfière (y compris le poids qu’elle transporte) est inférieure à celle de l’air, elle peut flotter. Avant de s’élever, la montgolfière est chauffée. Lorsque l’air à l’intérieur de la montgolfière est chauffé, son volume augmente et sa densité devient plus faible, ce qui permet de transporter un poids plus important. Si nous n’utilisons pas l’air chaud, mais de l’hélium ou de l’hydrogène moins denses pour remplir la montgolfière ou le dirigeable, nous pouvons également obtenir une portance suffisante pour voler dans le ciel.
L’utilisation de la flottabilité existe depuis l’Antiquité. Archimède, scientifique grec, a découvert la cause de la flottabilité pour aider le roi Hieron II de Syracuse à résoudre le problème de la pureté de la couronne en or. Cette découverte est devenue connue sous le nom de « principes d’Archimède », selon lesquels la flottabilité d’un objet dans un liquide ou un gaz est égale au poids du liquide ou du gaz qu’il déplace. Les principes d’Archimède ont de nombreuses applications, telles que le calcul de la densité d’un objet et de la charge maximale d’un navire. Les gilets de sauvetage, remplis d’air, peuvent aider les personnes tombées à l’eau à flotter en attendant d’être secourues, car l’air est beaucoup moins dense que l’eau. Les lanternes célestes chinoises, utilisées à des fins de divertissement ou de prière, utilisent également l’air chaud pour flotter. Selon la légende, Zhuge Liang a été encerclé par Sima Yi et a fabriqué des lanternes en papier avec des boules de coton imbibées d’huile. En allumant ces boules, il a fait monter les lanternes dans le ciel pour envoyer un signal de détresse et s’est finalement échappé. L’histoire de « Cao Cong pesant l’éléphant » est également un excellent exemple d’utilisation judicieuse des lois de la flottabilité.