Решение

Сначала определимся сколько канатов связывает наш плот. На практике плот связывают с двух сторон. В условии задачи сказано, что двумя канатами связан плот. Это имеется в виду, что с одной стороны он связан двумя канатами и с другой стороны тоже связан двумя канатами. Значит всего у нас 4 каната и сила натяжения будет равномерно распределена между всеми 4 канатами. Если обозначить $\vec T$ силу натяжения 1 каната, то суммарная сила натяжения, которая будет действовать на наши бревна со стороны канатов, будет $4\vec T$.

Теперь определим критерий минимальности силы натяжения. Сила натяжения будет минимальной тогда, когда бревна в каждом слое не будут взаимодействовать между собой, то есть не будет возникать горизонтальной силы в точке соприкосновения бревен из одного слоя. На рисунке показаны силы, которые действуют на крайние брёвна нижнего и верхнего слоя.

На крайнее нижнее бревно действуют такие силы: сила тяжести, сила Архимеда, сила реакции со стороны верхнего бревна и две силы натяжения со стороны 4 канатов. На крайнее верхнее бревно действуют такие силы: сила тяжести, сила Архимеда, две силы реакции со стороны нижних брёвен и две силы натяжения со стороны 4 канатов.

Поскольку брёвна абсолютно одинаковые, то центры трёх соседних бревен образуют равносторонний треугольник с углом $\frac{\pi}{3}$. Из симметрии системы очевидно, что силы реакции со стороны брёвен одинаковы по модулю. Кроме того, сила Архимеда, которая действует на нижнее бревно (полностью в воде), вдвое больше силы Архимеда, которая действует на верхнее бревно (наполовину погружено в воду).

Введём систему координат, как показано на рисунке. Система находится в равновесии. Запишем второй закон Ньютона для крайнего нижнего бревна сразу в проекции на координатные оси: