Ciało zanurzone w cieczy traci na wadze tyle ile waży wyparta przez to ciało ciecz. Wszyscy znamy prawo Archimedesa albo przynajmniej spotkaliśmy się z nim w szkole. Może ono nas jednak nieco zaskoczyć…
Dowolne ciało fizyczne pływa w cieczy, jeśli jest zdolne do wypierania większej masy cieczy niż samo waży. Wtedy zanurza się tylko na taką głębokość, by siła wyporu zrównoważyła siłę ciężkości. Oznacza to, że góra lodowa, lub statek wypiera dokładnie Tyle wody ile waży.
Ma to ciekawe konsekwencje. Woda zamarzając zwiększa swoją objętość o około 10%, dlatego lód pływa po powierzchni wody – wypierając tyle wody ile waży. Możemy to łatwo prześledzić umieszczając w szklance w wodą dużą kostkę lodu. Możemy ją uzyskać zamrażając wodę na przykład w kubeczku od jogurtu. Jeśli umieścimy lód w szklance i wlejemy do niej wodę tak by lód pływał – spory kawałek będzie wystawał ponad powierzchnię. Zaznaczmy poziom wody w szklance i poczekajmy aż lód się rozpuści.
Czy po rozpuszczeniu lodu poziom wody w szklance się zmieni? Wydawałoby się, że lód rozpuszczając się powinien spowodować podniesienie poziomu wody, jednak pamiętajmy, że wypierał dokładnie tyle wody ile ważył, a więc dokładnie taka objętość jaką będzie miał po roztopieniu. Niestety całe doświadczenie trochę trwa i trudno cały proces obserwować, ale wyniki mogą zaskoczyć.
Jeszcze bardziej zaskakujący może być efekt wypierania wody w przypadku akweduktu. Mosty mają określoną obciążalność i nie może wjechać na most pojazd o zbyt dużym ciężarze. Jednak jeśli rozpatrzymy akwedukt którym przepływają statki, to bez względu na masę statku – akwedukt nie jest w ogóle dodatkowo obciążony, oczywiście pod warunkiem, że poziomo wody się nie zmieni. Statek co prawda go obciąży, ale wyprze dokładnie tyle wody ile waży. Woda ta odpłynie i obciążenie będzie dokładnie takie samo.
Niestety woda ma dużą gęstość i zbudowanie akweduktu po którym mogłyby pływać statki jest skomplikowane i nieopłacalne, przynajmniej jeśli chodzi o dłuższe trasy ponieważ akwedukt musiałby wytrzymywać bardzo duże stałe obciążenie. Można jednak zbudować śluzą która działa dokładnie na takiej zasadzie1.
Bez względu na to, czy zbiornik zawiera tylko wodę, czy także statek, ma dokładnie taką samą masę i cała konstrukcja jest doskonale wyważona. Nie potrzebujemy więc dużych sił by nią poruszać a świetnie sprawuje się tam, gdzie mamy do czynienia ze znaczną różnica poziomów wody.
Prawo Archimedesa zapewnia także stabilność statkom. O ile siłę ciężkości możemy potraktować jak siłę przyłożona do środka masy, o tyle siłą wyporu jest przyłożona do środka wyporu – a więc do środka masy wypartej wody. Jeśli statek się przechyla, położenie środka wyporu się zmienia i powstaje moment sił które przeciwdziałają przechyłowi. I wszystko spranie działa pod warunkiem, że nie zmieni się położenie środka ciężkości. Dlatego tak istotne jest odpowiednie umocowanie ładunku i dlatego statki nie posiadają pojedynczego zbiornika paliwa.