Помогите разобраться с задачей по физике.

Запишите второй закон Ньютона, все сразу станет ясно

Когда режим установился, то есть вращение постоянное и чаинки собрались в кучку на дне, перестали подыматься по краям стакана, то можно считать, что от центра к стенке и от стенки к центру больше нет перемещений.
Значит и по свободной поверхности больше нет перемещений. Это означает что силы, действующие вдоль поверхности уравновесились и данная масса dm не меняет высоты, и никакая другая масса на поверхности тоже.
На поверхность, перпендикулярно к ней действует давление воздуха. Оно жидкость не смещает, и его наличие вообще можно не учитывать по высоте, так как перепад давления воздуха мал из-за малой плотности воздуха.
И гидростатическое давление жидкости есть, но перепад давлений больше, жидкость тяжелая и сила давления вычисляется по разности высот от точки до верха жидкости. Нас эта сила пока не интересует. Но она внутри жидкости направлена в любую сторону, а на поверхности - перпендикулярно к ней, навстречу силе давления воздуха
Нам важны условия равновесия данной точки.
Вдоль поверхности (в сечении чертежа) силы уравновесились, давление воздуха перпендикулярно поверхности + равнодействующая остальных сил должна быть направлена также перпендикулярно к поверхности, чтобы не было течения вдоль поверхности.
Ясно, что равнодействующая наклонена под углом альфа вниз, центробежная действует горизонтально, сила гидростатического давления под углом альфа вверх, и вес - вниз.
Разлагать какие-либо векторы на составляющие имеет смысл только по вертикали, горизонтали, под углом альфа и перпендикулярно ему (вдоль поверхности).
Если давление воздуха считать везде одинаковым, то его можно игнорировать, и тогда нижний рисунок можно положить в основу будущего расчета

Равнодействующая в рассматриваемой точке перпендикулярна касательной к поверхности жидкости, иначе элемент жидкости dm начал бы движение. Построение треугольника сил следующее: проводим касательную и перпендикулярную линию L из точки касания М. Условно наносим силу mg. Из конца вектора mg проводим перпендикулярную линию, (т. к. ось вращения вертикальная) до пересечения в точке К с линией L. Получаем треугольник сил: вектор МК – равнодействующая, из вычитания векторов МК-mg – центробежная. Углы равны, т. к. эти углы имеют взаимно перпендикулярные стороны.

х-6^567

закон ньютона в помощь