Απάντηση

Η απάντηση είναι η (γ): Το επίπεδο της στάθμης του νερού θα παραμείνει στην ίδια θέση όπως φαίνεται στην κάτω δεξιά φωτογραφία. Η αριστερή φωτογραφία με το ξύλο μέσα στη βαρκούλα, παρατίθεται για σύγκριση.

Αφού το ξύλινο «φορτίο» έχει μικρότερη πυκνότητα από το νερό, θα επιπλέει όταν πέσει μέσα στο νερό. Αντί λοιπόν το ξύλινο block να επιπλέει όντας μέσα στη βαρκούλα, τώρα τα δύο αντικείμενα θα επιπλέουν το ένα δίπλα στο άλλο. Εκτοπίζουν δηλαδή ποσότητα νερού ίση με το βάρος τους, όπως και πριν. Συνεπώς το επίπεδο της στάθμης του νερού στη δεξαμενή δεν θα αλλάξει.

Διαγράμματα ελευθέρου σώματος δείχνουν τις δυνάμεις που ασκούνται. Η δύναμη που ασκείται στο νερό όταν το ξύλινο block είναι μέσα στη βάρκα, ισούται με το άθροισμα των βαρών βάρκας και ξύλου. Όταν το ξύλο ρίχνεται στο νερό, η βαρκούλα και το ξύλινο κομμάτι ασκούν στο νερό την ίδια δύναμη (ίση με το βάρος τους) εφ’ όσον επιπλέουν.

Σε μια εναλλακτική (πιο διαισθητική) εξήγηση, θα μπορούσαμε να φανταστούμε δύο κομμάτια ξύλου (block) που επιπλέουν τοποθετημένα το ένα πάνω στο άλλο. Αν το πάνω κομμάτι αποσπαστεί και ριχτεί μέσα στο νερό, έτσι ώστε τα δύο μπλοκ να επιπλέουν το ένα δίπλα στο άλλο, τότε η συνδυασμένη δύναμη και των δύο block ασκείται πάλι στο νερό όπως και πριν. (Είναι σαν να έχουμε αποσυναρμολογήσει μια ξύλινη βάρκα αλλά ολόκληρο το σώμα του σκάφους εξακολουθεί να επιπλέει!) Εφόσον η συνδυασμένη δύναμη προς τα κάτω στο νερό είναι η ίδια, τα επιπλέοντα αντικείμενα δεν θα εκτοπίσουν άλλο νερό. Έτσι το επίπεδο της στάθμης του νερού δεν θα αλλάξει.