Любое тело плавает если, сила тяжести равна силе Архимеда
В начале сила Архимеда удерживала на плаву только пробку. После добавления кусочка металла вес пробки вместе с металлом стал больше, но ровно на столько же увеличилась и сила Архимеда.
При этом соотношение Fт=Fa сохранилось