Это задача на геометрию, не на физику. Измеряем линейкой длину нити L и диаметр карандаша D (карандаш считаем круглым). Если мы намотаем нить на карандаш, то длина одного оборота нити будет равна длине окружности круга с диаметром, равном сумме диаметра карандаша и толщины нити:
$U = \pi * (D + d)$,
где d - толщина нити. Теперь намотаем нить на карандаш в один ряд и посчитаем количество оборотов N (оно может быть дробным). Тогда
$L = N * U = N * \pi * (D + d)$
Переставляем, получаем
$d = \frac{L}{N * \pi} - D$