¿Por qué un objeto se hunde cuando está lleno de agua, incluso si el mismo objeto flotaría sin agua adentro?
Por ejemplo, ponga una taza de vidrio vacía en agua y flotará.
Pero si pones un recipiente de plástico lleno de agua en agua, se hundirá. ¿Porqué es eso?
Para un volumen dado, las cosas ligeras flotan y las cosas pesadas se hunden. La copa se hunde cuando la llenas de agua porque se vuelve más pesada y, por lo tanto, más densa. Cuando la copa se vuelve más densa que el agua, se hunde.
La copa se hundiría igual de bien si la llenara con piedras, plomo, etc. La condición para que la copa se hunda es que su peso debe ser mayor que el peso del agua que desplaza (es decir, su peso debe ser mayor que el peso de una taza exactamente del mismo tamaño, pero hecha de agua y llena de agua.)
Puede leer otras preguntas sobre material similar aquí: https://physics.stackexchange.com/questions/tagged/buoyancy
El vaso se hundirá si y solo si la fuerza total hacia abajo que empuja sobre todas sus superficies que miran hacia arriba, más su propio peso, es mayor que la fuerza total hacia arriba que empuja sobre sus superficies que miran hacia abajo.
Si el vaso está lleno, entonces el peso del agua en su interior empuja hacia abajo la superficie que mira hacia arriba del interior del fondo del vaso (y posiblemente una o más superficies laterales internas, si están en ángulo), además al peso de todo el aire sobre él.
Si el vaso está vacío, entonces solo el peso del aire dentro del vaso lo empuja hacia abajo, además del peso de todo el aire que está encima.
Dado que el agua es más pesada que el aire, hay más fuerza empujando hacia abajo una taza con agua que una taza sin agua, por lo que es más probable que se hunda. Es realmente la misma razón por la que una taza de agua se siente más pesada que una taza de aire.