モード選択
圧力 P
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ゲージ圧
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浮力 F_b
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合力
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静水圧：$P = P_0 + \rho g h$
浮力：$F_b = \rho_{fluid}V g$
パスカル：$\dfrac{F_1}{A_1}= \dfrac{F_2}{A_2}$
浮力：$F_b = \rho_{fluid}V g$
パスカル：$\dfrac{F_1}{A_1}= \dfrac{F_2}{A_2}$
流体の静圧・浮力・パスカルの原理を可視化。水深・流体密度・物体密度を操作して沈む・浮くを体験。油圧プレスの力の増幅も計算。
静止流体中の圧力（静水圧）は、その点の上にある流体の重量によって生じ、深さに比例して増加します。大気圧が存在する場合、それに上乗せされます。
$$P = P_0 + \rho_f g h$$$P$: 深さ$h$での圧力 [Pa], $P_0$: 表面での圧力（大気圧など）[Pa], $\rho_f$: 流体密度 [kg/m³], $g$: 重力加速度 [m/s²], $h$: 表面からの深さ [m]
アルキメデスの原理に基づく浮力です。物体が押しのけた（排除した）流体の重量が、その物体が受ける上向きの浮力になります。
$$F_b = \rho_f g V_d$$$F_b$: 浮力 [N], $\rho_f$: 流体密度 [kg/m³], $g$: 重力加速度 [m/s²], $V_d$: 物体が排除した流体の体積（物体が完全に沈めば物体の体積） [m³]
船舶・海洋構造物設計：船体の形状と重量配分を決める際、浮力と重心の関係が最重要です。CAEシミュレーションでは、様々な荷重状態での復原性（転覆しにくさ）を浮力計算から詳細に評価します。
潜水艦・深海探査機：潜航深度が増すと静水圧が急増するため、耐圧殻の強度設計が生命線です。限界深度を超えると、あのシミュレーターのように構造が破壊（圧壊）します。
油圧機器・ブレーキシステム：パスカルの原理を応用し、小さな操作力で大きな出力を得ます。自動車のブレーキフルードや建設機械の油圧回路の設計では、圧力伝達の効率と信頼性がシミュレーションで検証されます。
浮体式洋上風力発電：巨大な浮体構造物を係留して海上に設置します。波や風による傾きに対し、浮力中心と重心の位置関係が安定性を決定し、シミュレーションはその設計に不可欠です。
このシミュレーターを使い始める際に、特に気をつけてほしいポイントがいくつかあります。まず、「浮力は物体の材質ではなく、排除した流体の体積で決まる」という根本原理を忘れがちです。例えば、同じ1立方メートルの鉄の塊と発泡スチロールの塊では、受ける浮力の大きさは全く同じ（約9800N）です。違いは、その浮力と物体自身の重量（重力）とのバランス。鉄は浮力より重いので沈み、発泡スチロールは軽いので浮くのです。
次に、シミュレーター上で「物体密度」を変える操作は、物体の形状を変えずに重量だけを変化させていると解釈してください。実務では、重量を変えずに体積（=船の喫水線下の体積）を変えることで浮力を調整します。また、「流体密度」を極端に大きくすると、現実には存在しないような巨大な浮力が計算される点にも注意。例えば水銀（密度約13,600 kg/m³）では鉄も浮きますが、そのような高密度流体は扱いが特殊です。
最後に、このツールは「静水圧」を扱っていることを常に意識しましょう。流れが存在する場合（例えば、船が航行中やパイプ内を流体が移動中）は、動圧や粘性の影響が加わり、圧力分布は全く異なります。シンプルなツールだからこそ、その前提条件を理解することが、応用への第一歩です。
このシミュレーターの核心である流体静力学は、実に多様な工学分野の基礎となっています。船舶海洋工学では、先ほど述べた復原性計算に加え、波浪中の船体動揺を予測する際の初期状態として、静的な浮力・重心位置が決め手になります。航空宇宙工学でも、高高度を飛ぶ航空機の与圧キャビン設計や、宇宙船の着水カプセル設計では、外側からの静水圧（今回は大気や水）と内圧のバランスが構造強度の鍵です。
さらに、地盤工学や土質力学では、地中の間隙水圧がまさに静水圧の考え方で評価されます。例えば、地下水位以下の構造物には揚力（上向きの水圧）が働き、基礎の設計に大きく影響します。また、生体工学の分野では、血管内の血圧分布や、肺の中の空気圧の理解にも流体静力学の知識が応用されています。潜水艦の耐圧殻と、深海魚の浮き袋（泳鰾）の圧力調整機構は、異なる分野ながら同じ物理原理でつながっているのです。
油圧ジャッキの例は、メカトロニクスや制御工学への入り口でもあります。パスカルの原理で増幅された力を、どのように正確に制御してロボットアームや建設機械を動かすか。そのシステム設計の第一歩が、ここでの「力と面積の比」の理解にあると言えます。
このシミュレーターに慣れたら、次のステップとして「なぜ」その数式が成り立つのかを掘り下げてみましょう。浮力の式 $$F_b = \rho_f g V_d$$ は、実は圧力の式 $$P = P_0 + \rho_f g h$$ から導出できます。物体の上面と下面にかかる圧力の差（圧力分布の積分）を計算すると、アルキメデスの原理の式が現れるのです。この「積分して合力を求める」プロセスは、CAEで分布荷重を扱う時の基本技術です。
学習の流れとしては、まず「流体力学」の基礎に進み、ベルヌーイの定理や連続の式を学ぶことで、「静」から「動」の世界へ視野を広げることをお勧めします。その後、実際のCAEツール（例えば、オープンソースのOpenFOAMや商用のANSYS Fluent）で、単純な水槽モデルを作成し、静水圧分布を計算させてみると、理論と実践が結びつきます。
もう一つの発展トピックは「無次元数」の理解です。例えば、物体が浮くか沈むかは、実は密度比 $\rho_{object} / \rho_{fluid}$ という無次元数が1より大きいか小さいかだけで決まります。CAEの世界では、このように現象を支配する本質的な無次元数（レイノルズ数、フルード数など）を見極めることが、効率的なシミュレーション設定や結果の一般化に不可欠です。このシミュレーターは、その重要な第一歩となるツールなのです。