Почему жидкость с меньшей плотностью выталкивается жидкостью с большей плотностью?

Жидкость с меньшей плотностью поднимается в жидкости с большей плотностью из-за действия силы тяжести и возникающей разницы давлений.

В любой неподвижной жидкости давление увеличивается с глубиной: нижние слои испытывают вес всех слоёв, находящихся над ними. Поэтому на нижнюю часть капли или объёма более лёгкой жидкости давит сильнее, чем на её верхнюю часть. Эта разница давлений создаёт направленную вверх выталкивающую силу.

Для объёма жидкости $V$, окружённого другой жидкостью, выталкивающая сила равна весу вытесненной окружающей жидкости:

Сама капля или слой имеет собственный вес:

Если плотность окружающей жидкости больше, то

и выталкивающая сила оказывается больше веса лёгкой жидкости. Возникает результирующая сила вверх, поэтому она поднимается.

Например, масло легче воды. Внутри воды на каплю масла снизу действует более сильное давление, чем сверху. Вода как бы «подпирает» каплю вверх, пока масло не окажется сверху.

Важно, что более плотная жидкость не выталкивает лёгкую из-за какого-то отдельного «толкания». Причина — неодинаковое давление на разных глубинах, которое возникает под действием гравитации. В устойчивом состоянии более плотная жидкость располагается внизу, а менее плотная — над ней: так система имеет наименьшую потенциальную энергию.