Ответ:

В пустой бутылке есть воздух, поэтому средняя плотность бутылки вместе с воздухом меньше плотности воды. Выталкивающая сила может уравновесить её вес, и бутылка плавает. Когда бутылка наполнена водой, воздуха почти нет, а её средняя плотность становится больше плотности воды; вес превышает выталкивающую силу, и бутылка тонет.