
Для оценки массы ведра с водой, при которой журавль будет находиться в равновесии, необходимо рассмотреть условие равновесия рычага:
$$L_1 \cdot m_1 = L_2 \cdot m_2$$, где
$$L_1$$ - длина длинного плеча,
$$m_1$$ - масса ведра с водой,
$$L_2$$ - длина короткого плеча,
$$m_2$$ - масса противовеса.
Выразим массу ведра с водой:
$$m_1 = \frac{L_2 \cdot m_2}{L_1}$$
Рассмотрим первый случай (глубина колодца 10 м):
$$m_1 = \frac{2,5 \cdot 30}{7,5} = 10 \text{ кг}$$.
Рассмотрим второй случай (глубина колодца 8 м):
$$m_1 = \frac{3,0 \cdot 20}{6,0} = 10 \text{ кг}$$.
Рассмотрим третий случай (глубина колодца 6 м):
$$m_1 = \frac{2,3 \cdot 20}{4,6} = 10 \text{ кг}$$.
Рассмотрим четвертый случай (глубина колодца 4 м):
$$m_1 = \frac{2,0 \cdot 15}{3,0} = 10 \text{ кг}$$.
Из расчетов видно, что масса ведра с водой примерно равна 10 кг.
Ответ: 10 кг.