Сообщение верхнему шарику горизонтальной скорости v вызовет вращение гантельки вокруг центра масс и поступательное движение самого центра масс.
Горизонтальная скорость, которую приобретёт находящийся на высоте (2/3)L центра масс системы, V = (2mv)/(3m) = (2/3)v.
Тогда в системе координат, связанной с центром масс, абсолютная величина скорости верхнего шарика v2m = v/3, а абсолютная величина скорости нижнего шарика vm = 2v2m = (2/3)v.
Нормальное ускорение нижнего шарика для вращения вокруг центра масс an = (vm)2/(2L/3) = (2/3)(v2/L)
Чтобы нижний шарик сразу оторвался от стола, нужно, чтобы его нормальное ускорение было больше g.
Отсюда L < (2/3)(v2/g).