В воздухе (Е=1) на расстоянии 1 друг от друга укреплены два точечных заряженных тела с зарядами +q и +4q соответсвенно. Где нужно расположить заряд -q, чтобы он находился в равновесии?

На тело, находящееся в жидкости, действует сила тяжести, направленная вертикально вниз,

                 F(т) = mg,

и выталкивающая сила (сила Архимеда)  

                 Fₐ = ρgV,

численно равная весу жидкости в объеме погруженной части тела и направленная вертикально вверх.

Если сила тяжести больше силы Архимеда, то тело тонет.

Если сила тяжести меньше силы Архимеда, то тело плавает на поверхности жидкости (часть тела находится выше уровня жидкости)

Если эти силы равны, то тело находится в покое на любой глубине погружения. В этом случае говорят, что тело обладает нулевой плавучестью.

Теплота для нагревания и испарения воды:

Q = Q(нагрев) + Q(испарение)

Q(нагрев) = cm(t₂ - t₁)

Q(испарение) = lm

Q = cm(t₂ - t₁) + lm = m(c(t₂ - t₁) + l)

Сколько теплоты дал уголь массой M:

Q = qM

M = Q / q = (m(c(t₂ - t₁) + l)) / q

m(воды) = 100 кг

c(воды) ≈ 4200 Дж / (кг * °С)

t₂ = 100 °С

t₁ = 30 °С

l(воды) = 2260 кДж / кг = 2,26 * 10⁶ Дж / кг

q(угля) = ?

Существуют разные типы угля. Возьмём каменный уголь. Тогда:

q(каменного угля) = 2,93 * 10⁷ Дж / кг

M = (100 * (4200 * (100 - 30) + 2.26 * 10^6)) / (2.93 * 10^7) ≈ 8.7 кг