Посчитаем количество теплоты, нужное для такого нагрева: Q = C * m *T, где С - удельная теплоёмкость воды (4200 Дж/кг*градус), m - масса, T - разность температур.
Q = 4200 * 1 * 80 = 336000 Дж
Это теплота. Чтобы посчитать мощность этого процесса, поделим на заданное время(минуты переведём в секунды): P = Q / t = 336000 / (15*60) = 373 Вт (округлённо).
Тогда для нахождения КПД необходимо определить полезную мощность (мощность нагрева) на затраченную (мощность, потреблённую из розетки):
n = 373 / 600 = 0,62 = 62%
Запишем основные формулы для этого случая:
Начальная скорость V = at = 10a, т.е. она тормозится равномерно за время t. Сила трения не зависит от скорости движения, поэтому ускорение постоянно.
Пройденный путь для замедляющегося движения: S = Vt - a *t ^2/2
То есть 20 = 10V - a *10*10/2
Учитывая, что V=10a, получим:
20 = 100a - 50 a
20 = 50a
a = 2,5
Значит сила трения: Fтр = ma = 50*2,5 = 125 Н.
А коэффициент трения n получим, зная связь силы трения и силы реакции опоры: Fтр = nmg
n = Fтр/mg = 125/500 = 0,25