Feature Sains: Bandul Newton Menunjukkan Momentum, Energi, dan Tumbukan yang Tidak Sempurna

Bandul Newton atau Newton’s cradle tampak sederhana: beberapa bola logam identik digantung berderet, lalu satu bola dilepas hingga menumbuk barisan. Feature ini menjelaskan apa yang dapat dan tidak dapat disimpulkan dari demonstrasi tersebut; tulisan ini bukan laporan percobaan yang dilakukan redaksi.

OpenStax membedakan tumbukan elastis dan tak elastis melalui besaran yang dipertahankan. Momentum total sistem tertutup tetap dipertahankan pada keduanya, sedangkan energi kinetik total hanya dipertahankan pada tumbukan elastis ideal. Bandul Newton mendekati gambaran elastis, tetapi perangkat nyata tidak sepenuhnya ideal.

Ketika satu bola di ujung dilepas, impuls diteruskan melalui kontak yang sangat singkat dan bola di ujung lain bergerak. Hasil yang terlihat—satu masuk, satu keluar—bergantung pada bola yang hampir seragam, jajaran yang rapi, tali yang setara, dan tumbukan yang mendekati pusat. Ini bukan berarti bola tengah sepenuhnya diam tanpa mengalami gaya atau deformasi.

Energi awal berasal dari energi potensial gravitasi saat bola diangkat, lalu menjadi energi kinetik saat bola turun. Pada tumbukan, bola logam mengalami deformasi elastis sangat kecil sebelum bentuknya pulih. Momentum dan energi harus dianalisis untuk seluruh sistem, bukan diikuti sebagai benda tak terlihat yang melompat dari satu bola ke bola lain.

Gerak akhirnya mereda karena sebagian energi mekanik berubah menjadi bunyi, panas, getaran tali, dan deformasi yang tidak pulih sempurna. Karena itu, amplitudo yang makin kecil bukan pelanggaran hukum kekekalan energi; bentuk energi yang mudah dilihat hanya berpindah ke bentuk lain dan lingkungan.

Kajian Lee dan Hong pada 2024 memodelkan bandul Newton dengan pendulum pegas nonlinier dan tumbukan viskoelastik. Pendekatan itu menyoroti bahwa elastisitas, kehilangan energi, dan sinkronisasi memengaruhi gerak nyata, sehingga alat ini berguna justru ketika perbedaan antara model ideal dan pengamatan dibahas secara terbuka.

Foto pendamping memperlihatkan sebuah bandul Newton pada 14 Agustus 2018. Gambar merupakan ilustrasi perangkat dan bukan dokumentasi eksperimen, pengukuran, atau hasil penelitian yang diringkas dalam tulisan.

Sumber: OpenStax, Physics, “Elastic and Inelastic Collisions”, https://openstax.org/books/physics/pages/8-3-elastic-and-inelastic-collisions ; J. Lee dan S. Hong, “Dynamics of Newton’s Cradle”, arXiv:2401.16693, 2024, https://arxiv.org/abs/2401.16693

Catatan editorial: Tulisan ini ditandai sebagai feature sains, bukan berita terbaru. Redaksi tidak melakukan eksperimen. Uraian membedakan model ideal dari perangkat nyata dan tidak menyamakan demonstrasi dengan pembuktian tunggal. Foto hanya diubah ukuran dan dikonversi ke JPEG.