Dato il risultato che ottengo, non sono sicuro di aver interpretato bene il testo, per cui scrivo la mia soluzione sopratutto per farmelo chiarire.
Per come ho inteso, il cilindro è alto
. Le due sfere all'interno hanno i centri a quote
e
, si tangono nel centro del cilindro e toccano ciascuna una base e la parete del cilindro. Sulla sfera più in alto è esercitata, da quella in basso, una forza,
, la cui componente verticale
bilancia il peso della sfera stessa, mentre quella orizzontale è bilanciata dalla reazione della parte del cilindro, di modulo
. Quindi sul cilindro, ad altezza
, agisce una forza orizzontale di quel modulo, e lo stesso avviene ad altezza
, con verso opposto. Le altre due forze che agiscono sul cilindro, oltre al suo peso
, sono la reazione normale della sfera più in basso sulla base, che ha modulo
ed è applicata a distanza
dall'asse del cilindro, e la reazione normale del piano sul sistema, avente modulo
e applicata a una distanza
dall'asse.
Prendendo come polo per i momenti torcente il centro di massa del sistema, allora il momento totale agente sul cilindro vale:
Perchè ci sia equilibrio, deve essere
e
, ma si osserva che entrambe le condizioni sono soddisfatte se
. Perciò la mia conclusione è che, qualunque sia la massa del cilindro, esso rimane in equilibrio. Dove sbaglio?