LES BALLONS

                  Les ballons sont des véhicules de recherche irremplaçables et des moyens actuels de transport ou de manutention. Ils représentent l'application à l'aérostatique du principe d'Archimède. Pour qu'un ballon puisse s'envoler, il faut que la force ascensionnelle (notée F) soit positive. La force ascensionnelle est la différence entre la poussée d'Archimède (ici due à l'air) et le poids total du ballon. Il faut ainsi que la poussée d'Archimède soit supérieure au poids total du ballon. Ceci peut être fait en " jouant " sur l'écart entre la différence du poids du gaz contenu dans le ballon et du poids d'air déplacé par le ballon (c'est à dire le poids du volume d'air du ballon). Plus cet écart est important et plus la différence entre la poussée d'Archimède diminue. Ainsi, en remplissant le ballon d'un certain volume de gaz, celui-ci s'envole.
                 Pour créer cet écart, il faut gonfler le ballon de manière à le rendre le plus léger possible. C'est pourquoi les ballons sont gonflés avec des gaz plus légers que l'air : l'hydrogène (dont la masse volumique, notée rhydrogène, est 0,071g/cm³) et l'hélium (dont la masse volumique, notée rhélium, est 0,18g/cm³). En effet, l'hydrogène, qui est donc le plus léger des gaz, permet de soulever au niveau de la mer 1,2 g/cm³, au lieu de 1,1 g/cm³ pour l'hélium. Cependant même si l'hélium est plus lourd que l'hydrogène, il est souvent préféré à l'hydrogène (qui est un gaz très inflammable et qui a déjà causé de nombreux accidents).

Remarque : puisque la densité de l'air diminue avec l'altitude, le ballon doit être d'autant plus gros qu'il doit voler haut. Par exemple, comme nous l'avons vu précédemment, il suffit de 1 m³ d'hydrogène pour porter environ 1 kg au niveau de la mer , alors qu'il en faut 300 m³ à 40000 m d'altitude.

Les ballons sont donc l'application même du principe d'Archimède. Pour certains ballons, des facteurs (tel que la température interne du ballon) peuvent être directement modifiés par l'homme. Ainsi la poussée d'Archimède peut être modifiée, ce qui fait varier la force ascensionnelle du ballon : c'est le cas des montgolfières. Pour les autres ballons, leur ascension dépend uniquement des conditions atmosphériques. C'est pour cela que les différents ballons sont généralement lancés dans les meilleures conditions climatiques.

                 Il existe donc trois cas de figure dans le mouvement vertical du ballon :
(Soit pair la poussée d'Archimède due à l'air et P le poids total du ballon)
        - Si pair est supérieure à P, alors le ballon s'envole selon une force ascensionnelle (positive) F
        - Si pair est égale à P, alors le ballon stagne, sa force ascensionnelle est nulle : on dit qu'il plafonne
        - Si pair est inférieure à P, alors la force ascensionnelle du ballon est négative : le ballon descend

                 Nous allons maintenant étudier en détail trois types de ballons : tout d'abord, les ballons-sondes (connus sous le nom de ballons dilatables) , puis les ballons stratosphériques. Enfin, nous terminerons par les ballons à air chaud, c'est à dire les montgolfières.