نمایشگاه علمی سال پنجم دوره ابتدایی به مدرسه ما آمد و پیدا کردن یک پروژه برای استفاده از ابزارهای قدرتی بسیار هیجان انگیز تر از هر چیز دیگری بود. اتفاق جالب اینکه پدرم سردبیر مجله اینترنتی بررسی ابزارهای صنعتی (Pro Tool Reviews) است. من تصمیم گرفتم که به دنبال پاسخ این سوال بروم: ” آیا باتری لیتیوم ۴ آمپر ساعت ابزار شارژی واقعاْ دو برابر باتری لیتیوم ۲ آمپر ساعت ظرفیت و کارایی دارد؟” برای پاسخ به این سوال با نیک تیک همراه باشید.
به بیان ساده یک باتری ۴ آمپرساعت دقیقا دو برابر یک باتری لیتیوم ۲ آمپر ساعت، دارای انرژی ذخیره شده یعنی وات ساعت است. بنابراین از دید تئوری، باطری ۴ آمپرساعت دقیقا دو برابر کار خواهد کرد. اما آیا این مسئله مهم است؟
نه تنها می خواستم پاسخ این سوال را بدانم، مجله اینترنتی پدر نیز در این باب مطلبی تا بحال ننوشته بود. بالاخره نمایشگاه علمی تمام شد و فرصت نوشتن مطلبی هم در مورد یافته هایم در این تحقیق برایم فراهم شد.
لوازم استفاده شده برای مقایسه باتری لیتیوم ۲ آمپر ساعت و ۴ آمپر ساعت:
- الوار تقویت شده در برابر موریانه
- مته برگی ۴/۳ اینچی میلواکی
- دریل چکشی شارژی میلواکی ۲۴۰۴ M12 Fuel
- یک باتری لیتیوم ۲ آمپر ساعت و یک باطری ۴ آمپرساعت M12 میلواکی
- شارژر باطری M12 میلواکی
- فن هیبرید ۱۸ ولتی ریوبی One+
پارامترهای ثابت:
الوارهای ۶×۴
مته برگی ۴/۳ اینچ
دریل چکشی شارژی میلواکی M12 Fuel
شارژر باطری M12 میلواکی
پارامترهای مستقل:
یک باتری لیتیوم ۲ آمپر ساعت M12 میلواکی
یک باتری لیتیوم ۴ آمپر ساعت M12 میلواکی
اگرچه الوارهای ۶×۴ در لیست پارامترهای ثابت من قرار گرفته است، اما آنطور که رضایت من را جلب کنند، ثابت نیستند. هر الوار چگالی متغیری در بافت خود دارد. همینطور گره هایی در آنها وجود دارد که البته ما به آسانی آنها را دیده و در اطراف آنها کار خواهیم کرد نه داخلشان.
روش کار: چگونه می توانیم میزان کار قابل انجام توسط هر باطری را تخمین بزنیم؟
نوشتن روش کار بصورت علمی و به جزئیات، برای خواننده معمولا کسل کننده خواهد بود. اما روش انتخابی من ایجاد ۱۰ سوراخ در الوار با مته برگی و بعد تعویض باطری و ایجاد ۱۰ سوراخ دیگر در الوار است. همینطور باطری ها را تعویض کنید تا بیش از اندازه داغ نشوند، در غیر اینصورت سیستم الکترونیکی دریل بطور خودکار دریل را از کار انداخته و خاموش می کند و شما فکر می کنید که باطری تخلیه کامل شده است که ممکن است به واقع اینطور نباشد.
دقت کنید تا در گره ها مته کاری نکنید.
همینکه یک باطری تخلیه کامل شد، با باطری دیگر ۱۰ سوراخ دیگر ایجاد کنید. سپس باطری را از دریل جدا نموده و آن را یک دقیقه در برابر فن قرار دهید تا خنک شود. مجدد به دریل کاری ادامه دهید تا جایی که باطری دوم هم تخلیه کامل شود.
اگر چه شما از انجام این آزمایش و حصول نتیجه ذوق زده شده اید، اما برای ارائه در یک نمایشگاه علمی رضایت بخش نیست. پس هنگامی که هر دو باطری تخلیه کامل شد، دوباره آنها را شارژ نموده و آزمایش را شروع کنید و این کار را ۵ بار تکرار کنید. شاید در زمانی که باطری ها شارژ می شوند بهتر باشد چیزی بخورید و یا هوایی عوض کنید و مثلا به پارک بروید چرا که ممکن است شارژ کامل باطری ها بیش از یک ساعت طول بکشد و انتظار، خسته کننده باشد.
شارژر سریع چند پورته میلواکی نظیر M12/M18 میتواند کمک شما باشد.
فراموش نکنید که نتایج کار را یادداشت کنید.
فرضیه: آیا اگر ظرفیت باطری ۲ برابر شود، کار خروجی آن نیز ۲ برابر می شود؟
باطری ۴ آمپر ساعتی بیشتر از ۲ برابر باطری ۲ آمپرساعتی کار میکند، چرا که باطری کوچکتر برای کار مشابه مجبور به انجام کار سخت تر است.
نتایج مقایسه ماندگاری واقعی باتری لیتیوم ۲ آمپر ساعت و ۴ آمپر ساعت:
آزمایش |
تعداد سوراخ باطری ۲ آمپرساعت |
تعداد سوراخ باطری ۴ آمپرساعت |
نتیجه |
| ۱ | ۵۵ | ۱۲۱ | ۵۵ × ۲ = 110
باطری بزرگتر ۱۱ سوراخ بیشتر از دو برابر سوراخ های باطری کوچک تر ایجاد نموده است. |
| ۲ | ۵۹ | ۱۱۶ | ۵۹ × ۲ = 118
باطری بزرگتر ۲ سوراخ کمتر از دو برابر سوراخ های باطری کوچک تر ایجاد نموده است. |
| ۳ | ۵۰ | ۱۱۱ | ۵۰ × ۲ = 100
باطری بزرگتر ۱۱ سوراخ بیشتر از دو برابر سوراخ های باطری کوچک تر ایجاد نموده است. |
| ۴ | ۴۸ | ۹۹ | ۴۸ × ۲ = 96
باطری بزرگتر ۳ سوراخ بیشتر از دو برابر سوراخ های باطری کوچک تر ایجاد نموده است. |
| ۵ | ۴۵ | ۹۷ | ۴۵ × ۲ = 90
باطری بزرگتر ۷ سوراخ بیشتر از دو برابر سوراخ های باطری کوچک تر ایجاد نموده است. |
نتیجه گیری: آیا اگر ظرفیت باطری ۲ برابر شود، کار خروجی آن نیز ۲ برابر می شود؟
بطور متوسط، باطری ۴ آمپرساعتی بیش از دو برابر باطری ۲ آمپرساعتی کار انجام داده است. فقط یک آزمایش این نتیجه را نداشت. پس فرضیه اثبات می شود.
یادداشت سردبیر Pro Tools Reviews (پدر دانش آموز سال پنجم)
با توجه به نتایج حاصل از مجموع ۵ آزمایش، باطری ۲ آمپرساعتی ۲۵۷ سوراخ و باطری ۴ آمپرساعتی ۵۴۴ سوراخ ایجاد نموده است. اگر باطری ۴ آمپرساعتی فقط دو برابر کار کند، باید ۵۱۴ سوراخ ایجاد کند. همینطور که دیده می شود، ۵.۵٪ کار، بیشتر از آمپرساعت و یا وات ساعت که در تئوری آمده نشان می دهد.
دلیلی برای ای امر وجود دارد. باطری ۲ آمپرساعتی دارای ۳ سلول لیتیوم یون و باطری ۴ آمپرساعتی دارای ۶ سلول لیتیوم یون می باشد. اگرچه هر دو اختلاف پتانسیل ۱۲ ولت را تامین می کنند اما جریانی که هر سلول از ۶ سلول باطری ۴ آمپرساعتی باید تامین کند نصف جریان سلول باطری ۲ آمپرساعتی است. پس چون کار سبک تر انجام می دهند بیش از دو برابر خروجی خواهند داشت.
در مورد سلول های باطری غیر یکسان نیز همین امر صادق است. بدین معنی که وقتی شما سلول های مدل ۱۸۶۵۰ و ۲۰۷۰۰ و یا ۲۱۷۰۰ را مقایسه می کنید ، هرچه سلول بزرگتر باشد، بهره وری آن بیشتر خواهد بود و خروجی کار بیشتری در عمل خواهد داشت.
نتیجه نمایشگاه علمی سال پنجم ابتدایی
برای تلاشی که انجام دادم، رتبه دوم را در مدرسه کسب نمودم!
مشخصات دریل چکشی شارژی میلواکی ۲۴۰۴ M12 Fuel |
|
| ولتاژ | ۱۲ ولت |
| حداکثر گشتاور | ۳۵۰ اینچ پوند |
| سرعت در حالت آزاد | ۰-۱۷۰۰ / ۰-۴۵۰ دور در دقیقه |
| تعداد ضربه در دقیقه | ۰-۲۵۵۰۰ / ۰-۶۷۵۰ |
| تعداد حالت های کلاچ | ۱۸ |
| سایر مشخصات | موتور براشلس
فن آوری باطری M12 RedLithium ارتباط الکترونیکی RedLink Plus جهت ارتباط بهینه اجزا دریل لامپ روشنایی کیف اورگانایزر کم حجم باطری ۲ آمپر ساعت گارانتی ۵ ساله |