Как вычислить, насколько должно быть узкое место в нити накаливания по сравнению по средней толщиной, чтобы при включении в сеть, оно перегорело?

Дано: m₁ = 1,5 кг t₁ = 20  °c m₂ = 1 кг t₂ = -13  °cc₁ = 4200 дж / (кг  ·  °с) с₂ = 2100  дж / (кг  ·  °с) λ = 340000  дж / кг m₃ - ?решение: вода  в калориметре остудится до 0  °c. тепло, выделенное водой: q = c₁m₁t₁ лед в калориметре нагреется до 0  °с тепло, поглощенное льдом: q = c₂m₂(-t₂) некоторая часть льда массой m₃ растает. тепло на плавление льда: q =  λm₃ так как потерь тепла нет, приравняем выделившееся и поглотившееся количество теплоты. c₂m₂(-t₂) +  λm₃ =  c₁m₁t₁ 2100  · 1  · 13 +  340000m₃ = 4200  · 1,5  · 20 27300 +  340000 m₃ = 126000340000 m₃ = 98700 m₃ = 0,29 кг  значит 0,29 кг льда растает, а останется 1 - 0,29 = 0,71 кг ответ: 0,71 кг

Размеры сосуда подразумеваются достаточно большими, и, к тому же, вам никто не сказал что сосуд прозрачный. 

К задаче. По закону преломления лучи, выходящие из воды, будут рассеиваться. Если рассматривать лучи. удаляясь от центра, то преломленный луч в какой-то момент "ляжет" на поверхность воды, т.е. не пойдёт наверх. Именно это удаление от центра необходимо найти. Вот вкратце философия данной задачи. 

Ввод обозначений. h - глубина, на которой находится источник света. r - искомый радиус диска, то есть такое расстояние на поверхности воды от центра, на котором преломленный луч ложится на поверхность. a (альфа) - угол падения, т.е. угол между лучём входящим в поверхность раздела двух сред и нормалью к этой поверхности. b (бета) - угол между направлением выходящего луча и нормалью к поверхности воды. 
Запишем, что h=0.4 м, b=0. Также для удобства определим n_a - показатель преломления воздуха, n_w - показатель преломления воды. 

Решение. 
По закону преломления запишем sin(a)/sin(b)=n_w/n_a. (*) 
Если сделать правильный рисунок, нетрудно видеть, что sin(a)=r/sqrt(h^2+r^2). 
sin(b)=1, т.к. b=pi/2. 
Подставляя эти синусы в уравнение (*), получаем уравнение, решив которое относительно r, найдём ответ.