Selon le principe d'Archimède, la force de poussée exercée sur un objet dans un fluide est égale au poids du fluide déplacé par l'objet. Pour qu’un ballon flotte, la force de poussée doit être supérieure au poids du ballon et de son contenu.

Lorsqu'un ballon est rempli d'hélium, l'hélium déplace l'air, qui est plus lourd que l'hélium. Cela crée une différence de densité entre le ballon et l’air ambiant, ce qui entraîne une force ascendante nette qui fait flotter le ballon.

Si un ballon est rempli de vide, il n’y a pas de gaz à l’intérieur du ballon pour déplacer l’air. Cela signifie que la densité du ballon et de son contenu est supérieure à la densité de l’air ambiant, ce qui entraîne une force nette vers le bas qui fera couler le ballon.