Se alguém joga um pé de cabra no oceano, ele afunda, mas um navio, que tem um peso muitas vezes maior do que um pé de cabra, consegue flutuar na água. Este interessante fenômeno conhecido como flutuabilidade é a razão pela qual os barcos flutuam. As propriedades da flutuabilidade foram descritas pela primeira vez pelo matemático grego Arquimedes, no que agora chamamos de Princípio de Arquimedes. Este princípio afirma que qualquer objeto, total ou parcialmente imerso em um fluido, é impulsionado por uma força igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto.
Diz-se que Arquimedes descobriu o princípio da banheira, o que faz sentido, porque uma banheira é um ótimo lugar para pesquisar flutuabilidade e deslocamento. Ele descobriu que quando um objeto (como um cientista) é colocado em um fluido, o nível do fluido aumenta, porque o objeto deslocou parte do líquido. Arquimedes percebeu que qualquer objeto colocado na água deslocará seu próprio peso ou volume na água, o que ocorrer primeiro. Isso é chamado de relação peso-área de superfície.
Ele percebeu que materiais diferentes, com densidades diferentes, mas volumes iguais, teriam flutuabilidade diferente. Uma bola de boliche afundará, enquanto um balão cheio de ar flutuará, embora ocupem o mesmo volume no espaço. Isso se deve à maior densidade da bola de boliche. Ao contrário de um balão, uma bola de boliche pesa mais do que o peso da água que ela desloca, portanto, a bola tem uma baixa relação entre área de superfície e peso. Um barco é essencialmente uma concha oca cheia de ar, o que significa que tem uma grande proporção entre área de superfície e peso. Portanto, o barco ainda estará bem acima da superfície quando tiver deslocado seu peso equivalente na água.
Os barcos flutuam devido ao seu design. Quando um barco está muito carregado, ele se acomoda mais baixo na água, porque sua proporção entre a área de superfície e o peso é diferente de quando o barco está leve. Um barco permanecerá flutuando e estável, desde que não esteja sobrecarregado.
Uma vez que alguém sabe como os barcos flutuam, ele ou ela pode imaginar como é que outros objetos flutuam. De pedaços de madeira a patos, a proporção entre o peso e a área de superfície de um objeto determina sua flutuabilidade. Isso também explica por que os barcos afundam: se o casco de um barco se rompe, ele começa a entrar água, o que o torna mais denso, fazendo com que desloque mais água. Se o barco entrar em água o suficiente, ficará muito pesado para manter a flutuação.