Hãy giải thích định luật bảo toàn năng lượng trong hệ kín. Đưa ra ví dụ minh họa cụ thể về ứng dụng của định luật này trong thực tiễn.

Định luật bảo toàn năng lượng trong hệ kín phát biểu rằng: "Năng lượng tổng trong một hệ kín không thay đổi theo thời gian, tức là năng lượng có thể chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác, nhưng tổng năng lượng vẫn được bảo toàn." Trong một hệ kín, nếu không có lực tác động từ bên ngoài, tổng năng lượng (bao gồm động năng, thế năng, nhiệt năng, và các dạng năng lượng khác) sẽ không thay đổi. Điều này có nghĩa là nếu một dạng năng lượng giảm, thì một dạng năng lượng khác sẽ tăng tương ứng. **Ví dụ minh họa:** Một ví dụ điển hình về ứng dụng của định luật bảo toàn năng lượng là trong một chiếc búa rơi. Khi búa ở vị trí cao nhất, nó có năng lượng thế (E_p) lớn nhất và động năng (E_k) bằng 0. Khi búa bắt đầu rơi, năng lượng thế giảm dần trong khi động năng tăng lên. Khi búa chạm đất, năng lượng thế bằng 0 và động năng đạt giá trị lớn nhất. Cụ thể, nếu búa có khối lượng m và rơi từ độ cao h, thì: - Năng lượng thế ở độ cao h: \( E_p = mgh \) - Năng lượng động khi búa chạm đất: \( E_k = \frac{1}{2}mv^2 \) Theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có: \[ mgh = \frac{1}{2}mv^2 \] Từ đó, ta có thể tính được vận tốc v của búa khi chạm đất: \[ v = \sqrt{2gh} \] Đây là một ứng dụng thực tiễn của định luật bảo toàn năng lượng, cho thấy cách mà năng lượng chuyển đổi giữa các dạng khác nhau trong một hệ kín.