Statek pływa w równowadze wtedy, gdy siła wyporu jest równa jego ciężarowi. Zgodnie z prawem Archimedesa wypór jest równy ciężarowi wypartej cieczy, co w uproszczeniu można zapisać jako zależność: wypór zależy od gęstości wody oraz objętości wypartej wody.
Jeśli statek przechodzi z wody morskiej (większa gęstość) do wody słodszej (mniejsza gęstość), to przy niezmienionej masie/ciężarze statku wymagany wypór pozostaje taki sam. Ponieważ jednak woda ma mniejszą gęstość, ta sama objętość wypartej wody dałaby mniejszy wypór. Żeby "odzyskać" potrzebny wypór, statek musi wyprzeć większą objętość cieczy, czyli zanurzyć się bardziej.
Poprawna jest odpowiedź: "zwiększy się, bo zmniejszył się ciężar właściwy wody." (sens fizyczny: mniejsza gęstość/ciężar właściwy wody oznacza mniejszy wypór dla tej samej objętości, więc potrzebna jest większa objętość wyparcia).
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne:
- "zmniejszy się, bo ciężar właściwy wody morskiej jest większy." — fakt o większym ciężarze właściwym wody morskiej jest prawdziwy, ale wniosek jest odwrócony: większy ciężar właściwy oznacza, że w morzu statek może wyprzeć mniejszą objętość, więc siedzi płycej; po przejściu na wodę lżejszą zanurzenie rośnie.
- "pozostanie bez zmian, bo ciężar statku nie uległ zmianie." — ciężar statku nie wystarcza do wniosku o zanurzeniu; zmienia się środowisko (gęstość wody), więc musi zmienić się objętość wypartej wody, a tym samym zanurzenie.
- "zmniejszy się, bo wyporność się zwiększy." — przy pływaniu w równowadze wypór (wyporność jako siła) dostosowuje się do ciężaru statku; przejście na wodę słodką nie powoduje "samoczynnego" wzrostu wyporu, tylko wymusza większe zanurzenie, aby wypór nadal równoważył ciężar.
Wskazówka egzaminacyjna: gdy widzisz zmianę gęstości wody, zapamiętaj prostą regułę: lżejsza woda → większe zanurzenie; cięższa woda → mniejsze zanurzenie, o ile masa statku się nie zmienia.
