Решение

Согласно второму закону Ньютона проекция сил, действующих на груз:

$$mg-N=ma\Longrightarrow N=m(g-a)$$

Отрыв $N=0$ происходит в момент, когда ускорение мембраны, направленное вниз, становится равным $a=g$.

Для гармонических колебаний:

$$y(t)=A\sin(\omega t)$$

Максимальное ускорение:

$$a_{max}=A\omega^2$$

Если максимальное ускорение мембраны больше $g$, груз начнет подлетать:

$$A\omega^2\gt g$$

Ускорение при гармонических колебаниях пропорционально смещению:

$$a=\omega^2 y$$

Ускорение направлено вниз только тогда, когда мембрана находится выше положения равновесия ($y \gt 0$). В момент отрыва $a = g$, следовательно:

$$\omega^2 y=g\Longrightarrow y=\frac{g}{\omega^2}$$

Поскольку $A \gt\frac{g}{\omega^2}$, эта точка всегда находится выше среднего положения $0\lt y\lt A$.