Взесить по три шарика. Если весы покажут одинаковый вес, то вторым взвешиванием 2 оставшихся шарика узнаем какой пустой. Иначе берем ту кучку, которая меньше по весу и взвешиваем по одному шарику. Если ровно, то оставшийся пустой иначе тот который меньше весит.