q = ο * S = 1,5*10⁻⁶ Кл/м² * 200*10⁻⁴ м² = 3,0*10⁻⁸ Кл - заряд конденсатора, он остается постоянным т. к. конденсатор отключен от источника питания
C = q / U => C₁ = q / U₁ = 3,0*10⁻⁸ Кл / 600 В = 5,0*10⁻¹¹ Ф = 0,05 нФ - электроемкость до заполнения
C₂ = q / U₂ = 3,0*10⁻⁸ Кл / 300 В = 1,0*10⁻¹⁰ Ф = 0,10 нФ - электроемкость после заполнения
C = ε * ε₀ * S / d = q / U₁ => d = U₁ * ε₀ * S / q, ε = 1 - вакуум, воздух
d = 600 В * 8,85*10⁻¹² Ф/м * 200*10⁻⁴ м² / 3,0*10⁻⁸ Кл = 3,54*10⁻³ м = 3,54 мм - расстояние между пластинами
ε = q * d / (ε₀ * S * U₂) = 3,0*10⁻⁸ Кл * 3,54*10⁻³ м / (8.85*10⁻¹² Ф/м * 200*10⁻⁴ м² * 300 В) = 2,0 - диэлектрическая проницаемость
E₁ = U₁ / d = 600 В / 3,54*10⁻³ м = 1,69*10⁵ В/м - напряженность поля до заполнения
E₂ = U₂ / d = 300 В / 3,54*10⁻³ м = 8,47*10⁴ В/м - напряженность поля после заполнения
камень массой m в момент удара об воду имеет скорость v.
вертикальная компонента импульса - m*v*sin( γ )
горизонтальная компонента импульса m*v*cos( γ )
под действием вертикальной силы реакции опоры N в течении времени t
вертикальный импульс изменился и стал равен m*v*sin( γ )
изменение вертикальной составляющей импульса
m*v*sin( γ ) - ( - m*v*sin( γ )) = 2*m*v*sin( γ )= <N> * t где <N> - среднее значение силы реакции опоры за время t
если есть сила N, то есть и сила трения T
изменение горизонтальной составляющей импульса
m*u - m*v*cos( γ ) = <T> * t = - μ * <N> * t = - μ * 2*m*v*sin( γ )
где u - горизонтальная составляющая скорости после отскока, <T> - среднее значение силы трения за время t
в итоге получаем u = v*cos( γ ) - μ * 2*v*sin( γ )=v*(cos( γ ) - μ * 2*sin( γ ))
тангенс угла при отскоке от воды
tg(alpha)= v*sin( γ ) / u = v*sin( γ ) / (v*(cos( γ ) - μ * 2*sin( γ )))
tg(alpha)= sin( γ ) / (cos( γ ) - μ * 2*sin( γ )) = sin( 30 ) / (cos( 30 ) - 0,1 * 2*sin( 30 ))
tg(alpha) = 0,652719867 = tg(33,13328288) ~ tg(33)
ответ ~ 33 градусов