什麼是氦氣球升力計算器?
這個計算器能估算你需要多少顆充氦氣球,才能把指定重量的物體升起來。它的原理來自阿基米德的浮力定律:氣球之所以會飄,是因為裡面的氦氣加上橡膠外皮,比它們所排開的空氣還要輕。每顆氣球向上的淨升力,等於氣球體積乘以空氣密度與氦氣密度之間的差值。
使用方法
輸入你想吊起的重量(公克)、單顆充飽氣球的直徑(公分),並可視需要調整空氣與氦氣的密度。預設值採用標準海平面空氣密度(1.225 kg/m³)與氦氣密度(0.1786 kg/m³)。計算器會回傳單顆氣球產生的升力、氣球的容積(公升),以及所需氣球的整數數量。
公式說明
一顆直徑為 \(d\) 的球形氣球,半徑為 \(r = d/2\),體積為 \(V = \frac{4}{3}\pi r^{3}\)。它所產生的升力為 \(L = V \times (\rho_{\text{空氣}} - \rho_{\text{氦}})\),也就是它能支撐的質量。把目標重量除以這個升力,再向上取整,就能得到所需氣球數:$$n = \left\lceil \frac{W}{L} \right\rceil$$請注意,這個算法並未計入氣球外皮本身的重量,因此實際所需數量會略多一些。
實例計算
一顆常見的 28 公分派對氣球,半徑約 0.14 公尺,體積約 0.01149 m³(11.49 公升)。代入 \(\rho_{\text{空氣}} - \rho_{\text{氦}} = 1.225 - 0.1786 = 1.0464 \text{ kg/m}^3\),每顆氣球約可升起 0.01202 公斤,也就是大約 12 公克。若要吊起 100 公克的物體,就需要 \(\left\lceil 100 / 12.02 \right\rceil = 9\) 顆氣球。
常見問題
為什麼結果要向上取整?你沒辦法用半顆氣球,所以計算結果一律進位到下一個整數顆。
有把氣球本身的重量算進去嗎?沒有——計算只採用純浮力升力。乳膠氣球每顆約重幾公克,因此實際操作時建議多抓一點安全餘裕。
鋁箔氣球或大型氣球也能用嗎?可以,只要更改直徑即可。對於非球形的氣球,可把直徑視為等效球體的尺寸來估算。