Krótka odpowiedź: statek unosi się na wodzie dzięki zasadzie Archimedesa – siła wyporu równoważy ciężar statku, a projekt kadłuba tak dobrany, że wypartej wody jest tyle, by całkowity ciężar jednostki był zrównoważony.

Dlaczego tak się dzieje

• Archimedes sformułował zasadę wyporu: ciało zanurzone w cieczy doświadcza siły wyporu skierowanej do góry, równej ciężarowi wypartej cieczy. Dzięki temu statek, choć wykonany z ciężkich materiałów, może utrzymać się na powierzchni, jeśli wyparte wody waży tyle, co jego własny ciężar.

• Kadłub statku jest zaprojektowany tak, by jego całkowita średnia gęstość (szczególnie po uwzględnieniu pustych przestrzeni wewnątrz) była mniejsza niż gęstość wody. W praktyce oznacza to, że większa część objętości kadłuba jest wypełniona powietrzem lub lżejszymi materiałami, co redukuje średnią gęstość całej jednostki i pozwala na wypieranie sapatnie dużej masy wody.

• Zanurzenie – część kadłuba znajdująca się pod powierzchnią wody – wyznacza, jak głęboko statek wchodzi pod wodę. Prawidłowo zaprojektowany statek ma zanurzenie, które mieści się w bezpiecznym zakresie, a nad wodą pozostaje część kadłuba, która utrzymuje równowagę i stabilność pływania.

Dodatkowe uwagi

• Pływalność statku nie zależy jedynie od masy, lecz od rozkładu ciężaru i kształtu kadłuba. Ta sama masa ukształtowana w inny sposób (na przykład jako miska o większej powierzchni, którą wypiera woda) będzie tonąć lub utrzymywać się na powierzchni zależnie od sposobu rozkładu masy i objętości wypartej cieczy.

• W praktyce obowiązuje również zasada, że statek nie musi być całkowicie suchy – pewne partie mogą wystawać nad wodą, jeśli zanurzenie nie przekracza dopuszczalnych wartości, a cała masa jest utrzymywana na odpowiednim balu i projekcie żeglugowym.

Jeśli chcesz, mogę podać krótkie porównanie różnych czynników wpływających na pływalność (gęstość, objętość wypartej wody, kształt kadłuba) lub wyjaśnić przykład obliczeniowy, jak obliczyć wyporność dla prostego kadłuba.