Empleamos el Sistema Internacional de Unidades de Medida.
Puedes llamar d a la distancia de separación entre las placas.
Plantea la expresión de la capacidad con vacío entre las placas:
C0 = ε0*A/d = ε0*D*L/d = ε0*0,04*0,10/d = 0,004*ε0/d (en Faradios).
Luego, plantea la expresión de la capacidad con dieléctrico en todo el espacio entre las placas:
CEr =Er*C0 = 4*0,004*ε0/d = 0,016*ε0/d (en Faradios).
Luego, plantea la expresión de la energía inicial almacenada, en función de la carga y de la capacidad:
Ui = (1/2)*Q2/CEr = (1/2)*0,00022/(0,016*ε0/d) = 0,00000125*d/ε0 (en Joules).
Luego, suponemos que el dieléctrico se extrae en la dirección del largo de las placas, y que queda una porción del largo (x) vacía, y la otra porción (0,10m - x) con dieléctrico. Luego, tienes que la carga Q se redistribuye sin pérdida ni agregados, y tienes un par de condensadores en paralelo: uno con espacio vacío entre sus placas (C1), y otro con dieléctrico entre sus placas (C2), y observa que la distancia de separación (d) y el ancho (D) de las placas son los mismo para ambos condensadores.
Luego, plantea las capacidades individuales:
C1 = ε0*A1/d = ε0*D*x/d = 0,04*ε0*x/d;
C2 = Er*ε0*A2/d = Er*ε0*D*(L-x)/d = 4*ε0*0,04*(0,10-x)/d = 0,16*ε0*(0,10-x)/d.
Luego, plantea la capacidad equivalente:
Ce = C1 + C2 = 0,04*ε0*x/d + 0,16*ε0*(0,10-x)/d,
distribuyes el segundo término, y queda:
Ce = C1 + C2 = 0,04*ε0*x/d + 0,016*ε0/d - 0,16*ε0*x/d,
reduces términos semejantes, extraes factores comunes, y queda:
Ce = -0,12*ε0*x/d + 0,016*ε0/d = (-0,12*x + 0,016)*ε0/d.
Luego, plantea la expresión de la energía inicial almacenada, en función de la carga y de la capacidad:
Uf = (1/2)*Q2/Ce = (1/2)*0,00022/( (-0,12*x + 0,016)*ε0/d ) = 0,00000002*d/( (-0,12*x + 0,016)*ε0 ).
Luego, plantea la relación entre la energía final y la energía inicial que tienes en tu enunciado:
Uf = 2*Ui,
sustituyes las expresiones remarcadas, y queda:
0,00000002*d/( (-0,12*x + 0,016)*ε0 ) = 2*0,00000125*d/ε0,
multiplicas en ambos miembros de la ecuación por ε0/d, y queda:
0,00000002/(-0,12*x + 0,016) = 2*0,00000125,
resuelves el segundo miembro, y queda:
0,00000002/(-0,12*x + 0,016) = 0,0000025
multiplicas en ambos miembros por 100000000, y queda:
2/(-0,12*x + 0,016) = 250,
divides por 2 en ambos miembros, y queda:
1/(-0,12*x + 0,016) = 125,
haces pasaje de divisor como factor, y queda:
1 = 125*(-0,12*x + 0,016), distribuyes en el segundo miembro, y queda:
1 = -15*x + 2, haces pasajes de términos, y queda:
15*x = 1, haces pasaje de factor como divisor, y queda:
x ≅ 0,06666 m ≅ 6,666 cm.
Espero haberte ayudado.