Prueba InterNacional 2008

5th INTERNATIONAL JUNIOR
SCIENCE OLYMPIAD
EXPERIMENTAL EXAMINATION
December 13, 2008
Consignas importantes
1. Mientras se encuentre en el laboratorio deberá utilizar los anteojos de
seguridad.
2. Está estrictamente prohibido comer en el Laboratorio. Si es necesario
puede solicitar al asistente salir del laboratorio para comer.
3. Se espera que los participantes trabajen dentro de las medidas de
seguridad, se comporten no como animales y que cuando charlen dentro
del equipo no griten como bestias.
4. No dejen el laboratorio del examen hasta que tengan permiso para hacerlo.
Si necesita ir al baño llame al asistente, pero no se quede con las ganas.
5. Comience a trabajar cuando se de la señal.
6. Tienen 3 horas y 30 minutos para hacer la prueba experimental y
transcribir sus resultados en la hoja de respuesta. Se les avisará 30 minutos
antes de cumplido el tiempo del examen. Deberán dejar de trabajar por
completo al finalizar el tiempo. Una demora de 5 minutos en dejar de
trabajar implicará la anulación del examen.
7. Verifiquen que su equipo tienen copias completa de la prueba experimental
(3 copias) y 4 tipos (2 para el experimento I; 1 para el experimento II y 1
para el experimento III) de hoja de respuestas (1 copia en papel blanco para
trabajar y 1 amarilla para entregar). Solo debe entregarse una única
copia de hoja de respuestas (color amarillo claro) para la corrección.
8. Use solamente birome y calculadoras provistas.
9. Escriba codigo de equipo, codigos de los estudiantes en cada página de la
hoja de respuestas definitiva, Todos los miembros del equipo deben
firmar la primera pagina de la hoja de respuestas.
10. Todos los resultados deben estar escritos en los lugares designados dentro
de la hoja de respuestas. No se otorgaran puntos por lo escrito fuera de
los lugares correspondientes.
11. Luego de completado el examen, coloque los equipos en el lugar original.
12. Luego de finalizado el examen, deje SOLAMENTE la hoja de
respuestas definitiva (1 copia) sobre el escritorio. Espere que el
asistente de laboratorio la retire. Pueden llevarse el resto de las hojas
con Uds.
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Prueba Internacional 2008/1
Reglas que deben tenerse en cuenta en el examen
1. Todos los participantes deben estar presentes frente a la sala del examen diez minutos
antes del inicio del mismo.
2. No se permite bajo ningún concepto el ingreso de útiles excepto medicinas personales.
3. Cada participante debe ocupar el lugar asignado.
4. Antes del inicio de la prueba cada participante debe verificar el material entregado por los
organizadores (lapicera, goma de borrar, regla, sacapuntas, lápiz y calculadora).
5. Cada participante debe verificar las hojas de preguntas y respuestas. Levante la mano si
encuentra que falta algo. Comience luego que suene la campana.
6. Durante el examen los participantes no tienen autorización para retirarse del recinto,
excepto por una emergencia y deberá comunicarse con el supervisor quien lo acompañará.
7. Los participantes no deben molestarse entre sí. En caso de necesitar asistencia, solicítela a
un supervisor.
8. No se permite consultar o discutir acerca de los problemas de la prueba. El participante
debe permanecer en su escritorio hasta que se cumpla el tiempo establecido para la
prueba, aunque haya finalizado la tarea o decida no continuarla.
9. Cumplido el tiempo de la prueba sonará una señal (el sonido de una campana). No se
permite continuar escribiendo en la hoja de respuestas, luego de que suene la señal. Todos
los participantes deben abandonar la sala en orden. Las hojas de preguntas y respuestas
deben ser ordenadas y dejadas sobre su escritorio.
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Prueba Internacional 2008/2
A. Introducción
Muchas especies de calamares son populares como comidas gourmet, en
varios países, tales como en Italia y en Corea. En los países de habla
inglesa, los calamares como comida son conocidos como calamari. Hay
especies particulares que se encuentran abundantemente en ciertas áreas,
y ofrecen buena pesca para comercializar. El cuerpo del calamar puede
servirse relleno y también cortarse en trozos o en anillos. Los brazos,
tentáculos y la tinta son también comestibles mientras que su mandíbula y
su concha) no se comen.
Los calamares son cefalópodos marinos del orden de la Teuthida, que
comprende alrededor de 300 especies. Como todo cefalópodo, los
calamares tienen cabeza diferenciada, simetría bilateral, un manto y brazos.
La masa del cuerpo principal de un calamar está encerrado en el manto,
que tiene a cada lado una aleta natatoria. Debe notarse que estas aletas, a
diferencia de otros organismos marinos, no son la mayor fuente para la
locomoción. El garfio es una estructura dura pero flexible que conecta el
manto a la cabeza. La piel del calamar está cubierta con cromatóforos, que
le permiten cambiar de color para mimetizarse con el entorno. La parte de
abajo del calamar es de color más claro que la de arriba, para camuflarse
de los predadores. El calamar tiene 10 brazos: 8 brazos con ventosas y los
otros dos brazos son un par de tentáculos largos, rápidos y retráctiles.
Por debajo del cuerpo hay aberturas a la cavidad del manto, que contiene
las branquias (ctenidia) y aberturas hacia los sistemas excretor y
reproductivo. Al frente del manto se encuentra el embudo que el calamar
utiliza para su locomoción por medio de un chorro dirigido con precisión. En
esta forma de locomoción, el agua es succionada hacia la cavidad del
manto y expelida fuera del embudo como un chorro rápido y fuerte. La
dirección del embudo puede cambiarse, para cambiar la dirección del
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Prueba Internacional 2008/3
movimiento. En el interior del manto más allá del embudo se encuentra la
masa visceral del calamar, que está cubierta por una membrana epidérmica
delgada. Por debajo de esta se encuentran la mayoría de los órganos
internos del calamar.
Los calamares tienen tres corazones. Dos corazones branquiales, rodean al
corazón sistémico que bombea sangre alrededor del cuerpo. Los corazones
tienen una apariencia verdosa y están rodeados por los sacos renales – el
sistema excretor principal del calamar. Los calamares, al igual que los
demás cefalópodos, tienen sistemas digestivos complejos. La comida es
transportada a un estómago muscular, que se encuentra básicamente en el
punto medio de la masa visceral. Luego el bolo es transportado al ciego
para la digestión. El ciego, un órgano largo, blanco y fino, se encuentra
junto al ovario o testículo. Por último, la comida se mueve a través de la
glándula digestiva. Este órgano agrega jugo digestivo al alimento y absorbe
nutrientes. Se lo encuentra al final del embudo del calamar. El axón gigante
del calamar, que puede ser de hasta 1mm de diámetro en algunas de las
especies más grandes, estimula al manto y controla parte del sistema de
propulsión a chorro.
A diferencia de los vertebrados que cambian la forma de sus lentes para
enfocar objetos cercanos o lejanos, los calamares usan sus músculos
ciliares para retraer la lente y poder ver objetos lejanos y para ver los
objetos cercanos a él deja la lente en su posición relajada.
B.
Objetivos ( no es necesario resolver en el orden dado)
Experimento I. Observar la morfología anatómica del calamar e indicar la
función de cada órgano.
Experimento II. Investigar muestras de tinta negra mediante
cromatografía.
Experimento III. Encontrar la relación entre la distancia del objeto a la
lente y la distancia de la imagen a la lente.
C.
Aparatos y materiales necesarios
General: (Una vez que termine puede llevarse todos estos materiales)
Lápiz 1 para cada uno
Sacapuntas 1 para cada uno
Papel tissue 1 caja
Guantes descartables
Regla de 30 cm para cada uno
Calculadora 1 para cada uno
Delantal 1 por persona
Anteojos de seguridad 1 por persona
Experimento I: Anatomía
Conjunto de herramientas de disección conteniendo forceps, tijeras, etc.
Atlas de la anatomía del calamar
Fuente de disección con placa de goma
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Calamares en su contenedor (dos por equipo)
Experimento II: Cromatografía
Muestra #1 ~ #6, cada una en frasquitos 2mL
Cilindro graduado 25 mL 1 por equipo
Vaso de precipitados 300 mL 1 por equipo
Vaso de precipitados 500 mL 1 por equipo
Vidrio de reloj 2 por equipo
Papel para cromatografía (2,0 x 40,0 cm)1 cada equipo
Placa TLC (silicagel sobre vidrio, (5,0 x 10,0 cm) 2 por equipo
Tenga cuidado de no tocar la superficie de sílica con sus dedos
Tubos capilares 1 por equipo
Escarbadientes
Forceps 1 cada equipo
Etanol (99,9 %) 20 mL
Agua destilada 50 mL
Pipeta Pasteur con succionador 2 por equipo
Cinta adhesiva
Marcador negro 1 por equipo
Parte III: Ojo
Riel óptico
Fuente de luz
Objeto (flecha marcada en una placa) y soporte óptico 1 por equipo
Lente y soporte óptico 1 por equipo
Pantalla 2 por cada equipo y soporte óptico
Papel negro a modo de pantalla
Papel milimetrado
D. Experimentos y Preguntas
Experimento I: Anatomía
Procedimiento:
1. Revise si tiene todas las herramientas de disección y la bandeja que se
le provee.
Si faltara algo, notifique urgente al Asistente de Laboratorio.
2. Usar guantes, guardapolvo y anteojos de seguridad durante todo el
tiempo por su seguridad.
3. Realizar el experimento de anatomía como está indicado.
4. Una vez que haya terminado la prueba firme la primera hoja de
respuesta, luego levante la mano y dígale al Asistente de Laboratorio
que saque una foto a su hoja de respuesta.
Si necesita asistencia en cualquier momento, levante su mano y
espere que el Asistente de Laboratorio lo atienda.
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Experimentos y Preguntas:
Procedimientos de la Anatomía Interna del Calamar (para responder lo
que se te pide mas abajo)
1. Sacar el calamar de su recipiente y colocarlo en la bandeja de disección.
2. Haga un dibujo del cuerpo externo del calamar a escala. No es
necesario describir sus partes.
3. Use tijeras o bisturí para la disección, para exponer cuidadosamente los
órganos internos.
Cuidado: No haga cortes demasiado profundos para no dañar los
órganos internos. El bisturí es muy ¡peligroso! Cuando abra el
calamar, tenga cuidado de no deslizar el bisturí sobre sus dedos o
la palma de la mano.
4. Identificar cada órgano listado en la hoja de respuestas por comparación
con el atlas de la figura a medida que procede a la disección.
5. Saque los órganos y colóquelos en los espacios correspondientes de la
hoja de respuestas.
6. Pregunte al Asistente de Laboratorio que verifique lo hecho en la hoja y
saque una foto de la hoja de respuestas.
7. Limpie la bandeja de disección. Tire los biomateriales en el contenedor.
Se te pide:
I-1) Dibujar la apariencia de la forma externa del calamar. Use la hoja
de respuestas I. (2 puntos).
I-2) Diseccionar los órganos como dice en el procedimiento anterior y
acomodarlos sobre la hoja de respuestas en lugares que
correspondan. (0.5 puntos cada uno). Use la hoja de respuestas I-2
(El Asistente de Laboratorio tomará una foto de su hoja, incluyendo el
código de identificación del grupo y firmará confirmándolo.
I-3) Haga corresponder cada órgano con su función correcta
escribiendo solo el número que corresponde. Use la hoja de
respuestas I (0.5 puntos cada uno)
Experimento II: Cromatografía
La tinta de los calamares es aún hoy en día utilizada como base para el color
conocido por los pintores como Sepia. La tinta Sepia se usaba para pintar ya
en el 4º siglo AC. Hoy la composición química de la tinta del calamar es
estudiada mediante la Cromatografía. Este método separa diferentes tipos de
moléculas dentro de una muestra y sirve para diferenciar tintas de distintas
especies.
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Prueba Internacional 2008/6
La cromatografía es un método utilizado para separar compuestos orgánicos e
inorgánicos. Todas las formas de cromatografía se basan en el mismo
principio. Tienen una fase estacionaria (un sólido, o un líquido sostenido en un
sólido) y una fase móvil (un líquido o un gas). La fase móvil fluye a través de la
fase estacionaria y lleva consigo los componentes de las mezclas a ser
estudiadas. Los diferentes componentes viajan a diferentes velocidades.
El factor de retención (Rf) es un indicador cuantitativo de cuán lejos viaja un
compuesto en un solvente en particular. El valor de Rf es un buen indicador
para saber si un compuesto conocido y uno desconocido son similares o no.
Por ejemplo, el factor de retención Rf de un compuesto específico se define
como D1/D2, donde
D1 = distancia que el compuesto viajó, medido desde el centro de la banda de
compuesto al punto donde la muestra se aplicó.
D2 = la distancia entre el nivel del solvente y el origen
Pregunta II-I. Papel para cromatografía
Preparación de dos papeles cromatográficos para las muestras de tinta #1 y #
2
1. Corte una tira de papel cromatográfico de unos 10 cm de largo para las dos
muestras de tinta que queremos comparar.
3. Ponga una pequeña gota de una muestra de tinta sobre la línea. Puede
utilizar un tubo capilar o un escarbadientes para transferir la muestra. Si Ud.
sobrecarga la muestra, puede que no pueda separar bien los componentes.
4. Agregue agua destilada en el vaso de 500mL en cantidad suficiente de
manera tal que cuando coloque el papel cromatográfico toque el agua (tal como
lo muestra el diagrama).
5. Para fijar el papel ponga un lápiz apoyado en la boca del vaso. Adhiera al
lápiz el papel cromatográfico.
6. Cuando el solvente alcanza un nivel en la parte superior del papel, retírelo
del vaso.
7. Marque con un lápiz el nivel alcanzado por el solvente y seque el papel.
8. Escriba el código de su equipo en la parte superior del papel cromatográfico
y péguelo en la hoja de respuestas.
II-1. ¿Cuál muestra(s) tiene pigmentos amarillos (1,5 puntos)
(A) Sólo la muestra #1
(B) Sólo la muestra # 2
(C) La muestra #1 y la muestra # 2
(D) Ninguna
II-2-¿Cuál muestra(s) tienen pigmentos rojos (1,5 puntos)
(A) Sólo la muestra #1
(B)Sólo la muestra # 2
(C)La muestra #1 y la muestra # 2
(D)Ninguna
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II-3. ¿Cuántos componentes de color están presentes en la muestra # 2?
Elija la letra que corresponde a cada color de la lista (1 punto)
(A) Rojo
(E·) Verde
(B) Amarillo
(F) Púrpura
(C) Azul
(D) Naranja
(G) Negro
Pregunta II-2 Cromatografía de Lámina Delgada
La cromatografía de lámina delgada (TLC), se hace usando una lámina
delgada uniforme de silicagel o una pieza de vidrio bañado en aluminio. El
silicagel es la fase estacionaria. La fase móvil es un solvente líquido o una
mezcla de solventes.
Se proveen dos placas de TLC de 5,0 x 10 cm ( silica blanco en sustrato de
vidrio). Tenga cuidado de no tocar la superficie con silica con sus dedos.
1. Utilice un lápiz para trazar una línea cerca del extremo inferior de la placa
de TLC.
Ponga una gotita pequeña (que parezca un punto) de cada muestra
(muestra #1- # 4 de izquierda a derecha) sobre la primera placa de TLC.
Sobre la segunda placa de TLC ponga una gotita de cada una de las otras
dos muestras ( muestra #5-#6)(que parezca un puntito) y marque además un
punto con el marcador negro de izquierda a derecha).
2. Cuando la muestras de los puntos estén secas, ubique la placa en el
vaso de 300 mL conteniendo una pequeña cantidad de etanol y tape el vaso
como lo indica la figura (si los puntos hecho con las gotas no se secan bien,
podés usar un secador de pelo que puede solicitar al asistente de
laboratorio).
3. A medida que el solvente se mueve lentamente ascendiendo por la placa,
los diferentes componentes de la muestra, viajan a diferentes velocidades y
la mezcla se va separando en diferentes puntos coloreados. Cuando el nivel
de solvente llega cerca de la parte superior de la placa, sacá la placa del
vaso.
4. Marcá con un lápiz el nivel que alcanza el solvente.
5. Escriba con el lápiz el código del equipo en el extremo superior de la
placa TLC.
II-4 Agrupe las muestras #1 a #6 de acuerdo a los datos de TLC. ( 0,5 puntos
por cada una).
II-5 Con respecto a la muestra #1 cromatográfica obtenido con la placa TLC
¿Cuántos componentes de color hay presentes en la muestra #1? Elija la letra
que corresponde al color de acuerdo a la lista siguiente y determine el valor de
Rf de cada componente de color: (2,5 puntos)
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(A) Rojo
(E) Verde
(B) Amarillo
(C) Azul
(F) Púrpura
(D)Naranja
(G) Negro
II-6 Con respecto a la muestra cromatográfica de la tinta negra que hiciste con
el marcador obtenido con la placa TLC ¿Cuántos componentes de color hay
presentes en la muestra de tinta del marcador? Elija la letra que corresponde al
color de acuerdo a la lista siguiente y determine el valor de Rf de cada
componente de color: (2,5 puntos)
(A) Rojo
(E) Verde
(B) Amarillo
(C) Azul
(F) Púrpura
(D)Naranja
(G) Negro
II-7 El valor de Rf de un punto contiene información con respecto a la atracción
de la sustancia que está siendo cromatografiada en la placa y la solución móvil.
¿Qué combinación delcomponente de color y la fase estacionaria del TLC
tendrá un mayor Rf si se utiliza un solvente polar (fase móvil)? ( 1 punto)
(A) Un componente de color polar sobre un TLC adsorbente polar (fase
estacionaria)
(B) Componente de color no-polar en TLC adsorbente polar (fase
estacionaria)
(C) Componente de color polar en TLC adsorbente no polar (fase
estacionaria)
(D) Componente de color no polar en TLC adsorbente no polar (fase
estacionaria)
6. Una vez que haya termiando el experimento TLC, levante su mano y los
asistentes recogerán las placas TLC.
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Experimento III: Ojos
Los ojos son órganos que detectan la luz y envían señales a través del
nervio óptico hacia el área visual del cerebro. El ojo humano es similar a una
cámara fotográfica. Ese tipo de ojos puede verse en vertebrados y cefalópodos.
En peces y cefalópodos, las lentes de los ojos se mueven hacia atrás y hacia el
frente para producir una imagen sobre la retina. En este experimento,
usaremos un sistema que se parece a los ojos de los calamares por
focalización y produciendo imagén debido al movimiento de la lente hacia atrás
y hacia adelante.
La relación entre imagen y objeto
Prodecimiento Experimental.
1) Colocar la fuente de luz en un extremo del riel óptico.
2) Adosarle una de las pantalla a la fuente de luz (la pantalla tiene como
objeto reducir la luz de modo que la imagen del objeto se vea mas
clara).
3) Colocar el objeto sobre el riél cercano a la fuente de luz.
4) Colocar la lente convexa en la mitad del riél.
5) Colocar la otra pantalla sobre el riel lo mas alejado posible del objeto.
6) Mover la lente atrás y adelante hasta observar una imagen clara del
ojeto sobre la pantalla. Encontrará que hay dos posiciones de la lente
donde se verá una imágen nítida del objeto. Una de ellas es una imagen
agrandada y la otra es una imagen reducida. Para estas dos
posiciones realice los siguientes pasos:
a) Registre la distancia entre el objeto y la lente (o).
b) Calcule y registre el valor recíproco de o, (1/o).
c) Registre la distancia entre la lente y la imagen (i).
d) Calcule y registre el valor recíproco de i, (1/i).
e) Registre el tamaño del objeto (y0).
f) Registre el tamaño de la imagen (yi).
g) Calcule y registre el aumento de la lente (M) (M=yi /yo)
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7) III-1) Mover la pantalla hacia el objeto de a pequeñas distancias, y
repetir el procedimiento 6). Utilizar al menos 5 valores de distancias
diferentes entre el objeto y la pantalla incluida la distancia inicial. (6
puntos)
8) III-2) Encontrar el valor de la distancia objeto (o) y el valor de la
distancia imagen (i) cuando el aumento vale 1.(1.0 punto)
Preguntas:
III-3) Trazar una gráfica de 1/i versus 1/o. (3 puntos)
Dibujar la mejor recta que ajuste a los puntos dados. (0.5 puntos)
III-4) Estimar la pendiente de la recta y encontrar el punto de
intersección de 1/ i con el eje x. (1.0 punto)
III-5) La distancia focal de la lente convexa es la recíproca del valor
del punto de intersección. Determinar la distancia focal de la lente
utilizada en este experimento. (0.5 puntos)
El ojo Humano
En el caso del ojo humano, la curvatura de la lente cambia para focar la
imagen sobre la retina. La variación en la distancia focal de la lente flexible se
llama acomodación.
Acomodación permite al ojo humano formar una imagen nítida del objeto
sobre la retina en un rango de distancias desde el punto cercano al punto
lejano. Un adulto joven con buena visión tiene el punto cercano a 25 cm y el
punto lejano está en el infinito. El ojo humano se aproxima a una esfera con un
diámetro promedio de 25mm.
III-6) Usando los datos para un adulto joven y sus resultados
experimentales, encontrar la distancia focal de la lente humana
para el punto cercano (0.5 puntos)
III-7) Determinar la distancia focal de la lente humana para el punto
lejano. (0.5 puntos)
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