Судя по температурам в условии, плитка нагревает воду. Расчёт будет для неё.
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.
Телам одинаковой массы m придали одинаковую скорость V, значит у них у всех одинаковая кинетическая энергия: Eк = m*V²/2.
По закону сохранения энергии потенциальная энергия тела в верхней точке равна кинетической энергии в начале движения (все кинетическая энергия переходит в потенциальную): Eп = Eк Eп = m*V²/2
С другой стороны, потенциальная энергия связана с высотой подъёма h: Eп = m*g*h, тодга: m*g*h = m*V²/2 h = V²/2
Видно, что высота подъёма шарика зависит только от начальной скорости, но никак не зависит от длины нити (разным будет угол наклона нити).
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.