На сколько градусов нагреется вода в электрочайнике за 10 мин нагрева, если сопротивление спирали 400 Ом при силе тока 1 А. Масса воды 1 кг. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг•°С (вся работа тока затрачивается на нагревание воды)

Записываем второй закон Ньютона:
Δp = F Δt, Δt мало, жирным цветом выделены векторные величины
m Δv = (mg - kv) Δt
m Δv = mg Δt - kv Δt

Заметим, что v Δt - это перемещение мяча за время Δt, т.е. Δr.

m Δv = mg Δt - k Δr

Сложим такие уравнения от начала движения до некоторого момента t, заметив, что сумма Δx равно разности конечного значения x и начального:
m (v - v₀) = mgt - k(r - r₀)

Запишем это уравнение в проекции на ось y:
m(Vy - V0y) = -mgt - k(y - y₀)

В момент, когда мяч будет в наивысшей точке, Vy = 0, y = y₀ + H, t = T:
-m V0y = -mgT - kH
mgT = m V0y - kH
T = V0y / g - kH/mg

Если бы сопротивления не было, время полета мяча до наивысшей точки траектории было бы равно V0y / g, при учете сопротивления оно уменьшается на величину kH / mg.

После промежутка времени Δt = 3 с скорость камня u можно разложить на горизонтальную компоненту u(x) и вертикальную u(y)

горизонтальная компонента скорости неизменна и равно первоначальной скорости v0, так как вдоль горизонтальной оси на камень не действуют никакие силы

вертикальную компоненту скорости u(y) можно найти, написав уравнение изменения скорости для вертикальной оси (учитываем, что вначале v(y) = 0, т.к. вектор скорости направлен горизонтально):

u(y) = g Δt

теперь рассмотрим тангенс угла наклона вектора скорости u:

tgα = u(y)/u(x) = (g Δt)/v0

v0 = (g Δt)/tgα = (9.8*3)/1.0355 ≈ 28.4 м/c

сам вектор скорости u можно найти, рассмотрев синус угла α:

sinα = u(y)/u = (g Δt)/u

u = (g Δt)/sinα = (9.8*3)/0.7193 ≈ 40.87 м/c