Расстояние между шариками = "I"
На шарики действуют гравитационная сила, сила Кулона и Архимедова сила, все они и натягивают нить. Сила Кулона натягивает нить т.к. заряды одинаковые и отталкиваются и равна
Fk=q1*q2/4πI²ee0 = q²/4πI²*5*8,85*10(в степени -12).
Гравитационное притяжение между шариками
Fg = γ*M1*M2/I² = M²*6,67*10(в степени -11)/I²
Сила связанная с законом Архимеда и притяжением Земли
Fa = M*g - 4πr³p/3 (вес шара - выталкивающая сила)
Таким образом сила натяжения нити:
F = q²/4πI²*5*8,85*10(в степени -12)- M²*6,67*10(в степени -11)/I² + M*g - 4πr³p/3
КПД плитки η – это отношение количества теплоты Qв, подведённого к воде, к количеству теплоты, выделяемому плиткой Qп:
η = Qв / Qп
Количество теплоты Qп, выделяемое плиткой, за время t:
Qп = P*t, где
P – мощность плитки, которую можно определить как произведение силы тока I и напряжения U в цепи плитки:
P = U*I
Qп = U*I*t
Количество теплоты Qв, подведённое к воде, можно выразить как:
Qв = c*m*ΔT, где
c = 4200 Дж/(кг*°C) – удельная теплоёмкость воды;
m = 1 кг – масса воды;
ΔT = (100 °C - 20 °C) = 80 °C – увеличение температуры воды.
Тогда КПД:
η = c*m*ΔT / (U*I*t)
Выразим отсюда время t:
t = c*m*ΔT / (U*I*η)
t = 4200 * 1 * 80 / (250 * 2 * 0,75)
Все величины подставлял в СИ, значит и результат будет в СИ – секунды.
t = 896 с.