ΤΟΠΙΚΟΣ ΠΡΟΚΡΙΜΑΤΙΚΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ EUSO Ε.Κ.Φ.Ε. Νέας Σμύρνης

Transcript

1 ΤΟΠΙΚΟΣ ΠΡΟΚΡΙΜΑΤΙΚΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ EUSO ΕΚΦΕ Νέας Σμύρνης ΛΥΚΕΙΟ: Τριμελής ομάδα μαθητών: 1 2 3

2 Α) Μέτρηση μήκους, μέτρηση εμβαδού Απαραίτητα όργανα και υλικά Α Σειρά Θεμάτων (Φυσική) Χαρτόνι Χάρακας Ορθογώνιο Τρίγωνο διαστημόμετρο Ψαλίδι Υπολογιστής τσέπης Ηλεκτρονικός ζυγός 1) Στο χαρτόνι που σας δόθηκε να σχεδιάσετε: α) ένα ορθογώνιο παραλληλόγραμμο διαστάσεων 10x5 cm, και β) μια κυρτή τεθλασμένη γραμμή ΑΒ-ΒΓ-ΓΔ-ΔΕ με τα εξής χαρακτηριστικά: ΑΒ = 30,75 mm, ΒΓ=40,25 mm, ΓΔ τυχαίο, ΔΕ τυχαίο και γωνίες τυχαίες Τέλος, συνδέοντας τα σημεία Α και Ε να σχηματίσετε ένα τυχαίο πεντάγωνο 2) Να μετρήσετε το μήκος των ευθυγράμμων τμημάτων ΓΔ, ΔΕ και ΑΕ σε mm (με 2 δεκαδικά ψηφία) 3) Θεωρώντας ότι το χαρτόνι είναι ομογενές και ίσου πάχους σε όλη του την έκταση να υπολογίσετε το εμβαδό του πενταγώνου σε συνδυασμό με το εμβαδό του παραλληλογράμμου, το οποίο θα έχετε υπολογίσει προηγουμένως γεωμετρικά Να περιγράψετε αναλυτικά την μέθοδο και τις ενέργειές σας Β) Μέτρηση μάζας (Μετατροπή ελατηρίου σε ζυγό Υπολογισμός της σταθερής k του ελατηρίου με τη βοήθεια του Νόμου του Hooke) Το σενάριο: Στα πλαίσια ενός project μία ομάδα μαθητών χρειάστηκε ένα ζυγό Δυστυχώς όμως, ο ζυγός του εργαστηρίου φυσικών επιστημών του σχολείου χάλασε την ώρα που έκαναν μετρήσεις Οι μαθητές θορυβήθηκαν Είχαν μείνει πίσω στη δουλειά του project και άρχισαν να συζητούν μεταξύ τους πώς θα λύσουν το πρόβλημα Ο Γιώργος ένας μαθητής της ομάδας θυμήθηκε ότι στο βιβλίο Φυσικής της Α Γυμνασίου (του αδελφού του) προτείνεται για την μέτρηση των μαζών μια πρωτότυπη και απλή μέθοδος Μπορούμε, είπε στους συμμαθητές του, να χρησιμοποιήσουμε ελατήρια, σαν δυναμόμετρα και να μετρήσουμε μάζες Ο καθηγητής τους, που άκουσε την συζήτηση, τους είπε: «Πάρτε αυτό το ελατήριο για την δουλειά σας Πρώτα όμως θέλω να βρείτε ένα τρόπο να υπολογίσετε την σταθερή του» Ο Γιώργος, που μάλλον είναι από αυτούς που τα ξέρουν όλα, απευθύνθηκε στον καθηγητή του και του είπε: «Μπορώ να υπολογίσω την σταθερή του ελατηρίου με τον νόμο του Hooke»

3 Θεωρητικό Υπόβαθρο Νόμος του Hooke: Όταν στο ελεύθερο άκρο ενός ελατηρίου εφαρμόσουμε μια δύναμη, αν για παράδειγμα αναρτήσουμε ένα σώμα μάζας m, τότε το ελατήριο επιμηκύνεται Η επιμήκυνση Δl του ελατηρίου είναι ανάλογη της ασκούμενης δύναμης και ισχύει η σχέση: B k l (1), όπου y y1 yo Η σχέση (1) είναι γνωστή ως νόμος Hooke ( B f ( y) ) Ο παράγοντας k έχει σχέση με τη σκληρότητα του ελατηρίου, ονομάζεται σταθερή του ελατηρίου και την μετράμε (στο SI) σε N/m Όταν η δύναμη καταργηθεί το ελατήριο επανέρχεται στο αρχικό του μήκος και σχήμα Όμως, αν η επιμήκυνση του ελατηρίου είναι μεγαλύτερη από κάποιο όριο, το ελατήριο χάνει την ελαστικότητά του και ο νόμος του Hoοκe δεν ισχύει πλέον Η σχέση B f ( y) είναι μια πειραματική ευθεία που διέρχεται από την αρχή των αξόνων Από την κλίση ΔΒ/Δy υπολογίζεται πειραματικά η σταθερή k Οι μονάδες στις οποίες εκφράζεται η κλίση εξαρτώνται από τις μονάδες του βάρους Β και της επιμήκυνσης του ελατηρίου y Για παράδειγμα, αν ΒNt και ycm τότε k Nt/cm Παρόμοια με την ομάδα των μαθητών, που περιγράφεται στο παραπάνω κείμενο, να ακολουθήσετε την παρακάτω διαδικασία για να μετρήσετε τη σκληρότητα του ελατηρίου που βρίσκεται στον πάγκο εργασίας Κατασκευή της πειραματικής διάταξης Απαραίτητα όργανα και υλικά Βάση στήριξης Ράβδος μήκους 80 cm Ράβδος μήκους 30 cm Απλός σύνδεσμος (σταυρός) Ελατήριο με προσαρμοσμένο βάρος μάζας 500 g στο ένα άκρο του Μετροταινία Διάφορα βαρίδια Υπολογιστής τσέπης Χαρτί millimeter Έχοντας σαν οδηγό την παρακάτω φωτογραφία, στερεώστε στη βάση στήριξης κατακόρυφα την ράβδο μεγάλου μήκους και με τη βοήθεια των αντίστοιχων συνδέσμων στερεώστε οριζόντια την ράβδο μικρού μήκους Από την οριζόντια αυτή ράβδο κρεμάστε το ελατήριο ώστε να ισορροπεί σε κατακόρυφη θέση Στερεώστε κατακόρυφα την μετροταινία Στο κάτω άκρο του ελατηρίου θα χρειαστεί να κρεμάσετε το βαρίδιο μάζας 500g Έτσι θα ανοίξουν οι σπείρες του ελατηρίου και δεν θα έρχονται σε επαφή μεταξύ τους Στο βαρίδιο αυτό υπάρχει, κατάλληλα προσαρμοσμένος δείκτης που πρέπει να φροντίσετε να βρίσκεται μπροστά από τις ενδείξεις της κατακόρυφης μετροταινίας

4 Προσοχή: Αυτό το βαρίδιο θα παραμείνει προσαρμοσμένο στο ελατήριο σε όλη την διάρκεια των μετρήσεων Σαν αρχικό μήκος του ελατηρίου (y 0 ) να θεωρήσετε το μήκος του ελατηρίου μετά την τοποθέτηση του βαριδίου επάνω του Διαδικασία μετρήσεων 1 Να σημειώσετε την θέση y o του δείκτη στην κλίμακα της μετροταινίας (αρχικό μήκος ελατηρίου έχοντας ήδη κρεμασμένη τη μάζα των 500 g) 2 Να τοποθετήσετε ένα βαρίδιο των 50 g στο άγκιστρο κάτω από το μάζα των 500g Το ελατήριο επιμηκύνεται 3 Να σημειώσετε στην τρίτη στήλη του Πίνακα 1 την αντίστοιχη θέση του δείκτη στην μετροταινία 4 Να συμπληρώσετε στην τέταρτη στήλη του πίνακα την επιμήκυνση του ελατηρίου Δl = y i y o 5 Να επαναλάβετε τα βήματα 2 έως 4 και για τα υπόλοιπα βαρίδια των οποίων οι μάζες φαίνονται στην δεύτερη στήλη του Πίνακα 1 ΠΙΝΑΚΑΣ 1 Αύξων αριθμός μέτρησης Συνολική Μάζα Βαριδίων y 0 = 1 m 1 =50 g y 1 = 2 m 2 =100g y 2 = 3 m 3 =150g y 3 = 4 m 4 =200g y 4 = 5 m 5 =250g y 5 = Θέση δείκτη y (cm) Επιμήκυνση Δl (cm) y i -y 0 (i =1, 5)

5 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων 1 Στο millimeter χαρτί να σχεδιάσετε σύστημα ορθογωνίων αξόνων με κατακόρυφο άξονα την μάζα (m) και οριζόντιο άξονα την επιμήκυνση Δl του ελατηρίου Επιλέξτε κατάλληλη κλίμακα στον κάθε άξονα, ώστε να συμπεριληφθούν όλες οι μετρήσεις που πήρατε και ταυτόχρονα να απλωθεί το διάγραμμα όσο περισσότερο γίνεται στο millimeter χαρτί σας Σημειώστε τα πειραματικά σημεία πάνω στο διάγραμμα Χαράξτε με προσοχή την καλύτερη δυνατή ευθεία 2 Από τη γραφική παράσταση να υπολογίσετε την σταθερή του ελατηρίου 3 Πώς μπορεί να αξιοποιηθεί πρακτικά το διάγραμμα που κατασκευάσατε; Οδηγίες 1 Αν χρειαστείτε την επιτάχυνση της βαρύτητας να θεωρήσετε ότι g=10 m/s 2 2 Μετά το τέλος της πειραματικής διαδικασίας να αφήσετε ανέπαφη την πειραματική διάταξη στον πάγκο εργασίας σας διότι θα την χρησιμοποιήσετε στη συνέχεια

6 Β Σειρά Θεμάτων (Χημεία) Παρασκευή Φυσιολογικού Ορού Στόχος: Παρασκευή 150 ml φυσιολογικού ορού μετά από αραίωση πυκνότερου διαλύματος Ο φυσιολογικός ορός είναι διάλυμα NaCl σε νερό με περιεκτικότητα 0,9% w/v Εισαγωγικές πληροφορίες Το 1740, ο φαρμακοποιός G Rouelle εγκαινίασε έναν όρο που έμελλε να παραμείνει μέχρι σήμερα σε κάθε σύγγραμμα που εμπεριέχει χημική ορολογία Ο όρος αυτός ήταν η λέξη άλας Ο Rouelle χρησιμοποίησε το όρο άλας, για να περιγράψει κάθε ουσία που παράγεται από την χημική αντίδραση ενός οξέος με μια βάση Το άλας Χλωριούχο Νάτριο (NaCl) είναι η χημική ονομασία για το μαγειρικό αλάτι, μολονότι οι δυο έννοιες δεν ταυτίζονται απόλυτα Ο λόγος είναι ότι το μαγειρικό αλάτι περιέχει χλωριούχο νάτριο μαζί με προσμίξεις άλλων αλάτων που είναι ευδιάλυτα στο νερό Ο φυσιολογικός ορός είναι διάλυμα NaCl σε νερό με περιεκτικότητα 0,9% w/v Στα 1832, δυο Βρετανοί Ιατροί, οι Lewis και Latte, ήταν οι πρώτοι που παρασκεύασαν ισότονο διάλυμα χλωριούχου νατρίου (09 % w/v) που το χρησιμοποίησαν επιτυχώς σε ασθενή που έπασχε από χολέρα Τα αποτελέσματα ήταν τόσο ενθαρρυντικά, που το ισοτονικό διάλυμα χλωριούχου νατρίου άρχισε να μελετάται για κάθε ασθένεια Σε αυτό συνετέλεσε η εξέλιξη του φλεβοκαθετήρα, η αποστείρωση, η ανακάλυψη του πλαστικού, και η βελτίωση στις τεχνικές καθαρισμού του Χλωριούχου Νατρίου Σήμερα, το ισοτονικό διάλυμα του χλωριούχου Νατρίου χρησιμοποιείται στην ιατρική σε έκτακτα περιστατικά, στον καθαρισμό τραυμάτων, σε περιπτώσεις απώλειας υγρών και ηλεκτρολυτών, για τον έλεγχο της καρδιακής παροχής, για το πλύσιμο των ερυθρών αιμοσφαιρίων σε εξειδικευμένες μεταγγίσεις Αν βάλουμε ερυθρά αιμοσφαίρια μέσα σε ισοτονικό υδατικό διάλυμα χλωριούχου νατρίου (NaCl) περιεκτικότητας 0,9 % w/v, αυτά διατηρούν απόλυτα το σχήμα και το μέγεθός τους, χωρίς να παρατηρούνται φαινόμενα πλασμόλυσης (συρρίκνωσης) ή σπάργωσης (διόγκωσης) των κυττάρων Δηλαδή, ο φυσιολογικός ορός έχει προστατευτικό ρόλο για τα κύτταρα που βρίσκονται στο περιβάλλον του, ενώ αποτελεί έναν εξαιρετικό φορέα για την διάλυση διάφορων φάρμακων Επίσης χρησιμοποιείται σαν τοπικό ρινικό αποσυμφορητικό, ενώ οι πνευμονολόγοι το χρησιμοποιούν για να μετρήσουν την βρογχική υπεραντιδραστικότητα (Saline test) Απαιτούμενα όργανα Απαιτούμενα υλικά Ποτήρια ζέσης 200 ml, ογκομετρικός κύλινδρος, γυάλινο χωνί, υδροβολέας, γυάλινη ράβδος ανάδευσης, πλαστικά μπουκάλια για αποθήκευση, ηλεκτρονικός ζυγός (αν χρειαστεί), πλαστικό κουταλάκι NaCl (s), Απιονισμένο νερό

7 Βήμα 1 ο : Εντοπίστε τα όργανα και τις ουσίες που θα χρησιμοποιήσετε για την παρασκευή του διαλύματος Βήμα 2 ο : Με το ελατήριο που βαθμονομήσατε στην προηγούμενη δοκιμασία να ζυγίσετε ποσότητα NaCl μάζας 30 g Αυτή την ποσότητα NaCl να την διαλύσετε μέσα στο ποτήρι ζέσης σε τόση ποσότητα αποσταγμένου νερού ώστε ο τελικός όγκος του διαλύματος να φθάσει τα 200 ml (αυτό θα το ονομάσετε διάλυμα Α) Ποια είναι η περιεκτικότητα σε χλωριούχο νάτριο (% w/v) του διαλύματος που παρασκευάσατε; (πρέπει να καταγράψετε στο τετράδιο απαντήσεων λεπτομερώς όλους τους υπολογισμούς και τις ενέργειες σας) Βήμα 3 ο : Να υπολογίσετε την ποσότητα (όγκο) από το διάλυμα Α που πρέπει να χρησιμοποιήσετε για να παρασκευάσετε το τελικό διάλυμα (διάλυμα Β) Πόσο χλωριούχο νάτριο (μάζα) θα υπάρχει συνολικά στο τελικό σας διάλυμα; (πρέπει να καταγράψετε στο τετράδιο απαντήσεων λεπτομερώς όλους τους υπολογισμούς και τις ενέργειες σας) Βήμα 4 ο : Παρασκευάστε το τελικό διάλυμα και τοποθετήστε το σε πλαστική φιάλη (πρέπει να καταγράψετε στο τετράδιο λεπτομερώς τις ενέργειες σας) Οδηγίες 1 Αφού ζυγίσετε το NaCl με την πειραματική διάταξη που κατασκευάσατε στη δοκιμασία της Φυσικής θα το ζυγίσετε για σύγκριση και στον ζυγό ακριβείας του εργαστηρίου 2 Στο τέλος θα παραδώσετε στον υπεύθυνο καθηγητή για έλεγχο του όγκου και τις 2 πλαστικές φιάλες (διάλυμα Α και Β)

8 Γ Σειρά Θεμάτων (Βιολογία) Ποιος Φουσκώνει το ψωμί; Απαραίτητες γνώσεις Η πρώτη ύλη για την παρασκευή ψωμιού είναι το αλεύρι, που περιέχει μεγάλες ποσότητες ενός πολυσακχαρίτη του αμύλου Στους κόκκους του σιταριού περιέχονται ένζυμα, τα οποία διασπούν το άμυλο σε μαλτόζη και γλυκόζη Στην συνέχεια προσθέτουμε τη μαγιά Η μαγιά παράγεται ύστερα από αερόβια ζύμωση αρχικής καλλιέργειας μονοκύτταρων μυκήτων σε βιοαντιδραστήρες Οι μύκητες αποτελούν ένα ξεχωριστό βασίλειο των έμβιων όντων που περιλαμβάνει μονοκύτταρους ή πολυκύτταρους ευκαρυωτικούς οργανισμούς Τα διάφορα είδη μυκήτων ποικίλλουν από τους χρήσιμους για τον άνθρωπο έως τους παθογόνους μικρομύκητες αλλά έως και τα γνωστά μανιτάρια Οι ζωντανοί αυτοί οργανισμοί (της μαγιάς) ευρισκόμενοι σε ευνοϊκό περιβάλλον με θρεπτικά υλικά για τον πολλαπλασιασμό τους, διασπούν αναερόβια τη γλυκόζη σε αιθανόλη και απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα Το παραγόμενο διοξείδιο του άνθρακα έχει ως αποτέλεσμα να διογκώνει τη ζύμη, ενώ η αιθανόλη εξατμίζεται κατά τη διάρκεια του ψησίματος Λίγη Ιστορία Όταν ο άνθρωπος άρχισε να καλλιεργεί την γη, τα δημητριακά έγιναν η βασική του τροφή, κυρίως σε μορφή χυλού Η μέθοδος εξελίχθηκε στην Αίγυπτο, όπου υπάρχουν οι πρώτες αποδείξεις ότι ψήνονταν σε φούρνους ζυμάρια, τα οποία όμως δεν ήταν φουσκωμένα Στην Αίγυπτο λειτούργησαν οι πρώτοι επαγγελματικοί φούρνοι ψωμιού, οι οποίοι ήταν ικανοί να παράγουν τεράστιες, για την εποχή, ποσότητες Όταν κάποτε ξεχάστηκε ζυμάρι χωρίς να ψηθεί για λίγες μέρες σε συνθήκες αυξημένης υγρασίας και θερμοκρασίας στον πυθμένα ενός κλειστού πιθαριού, διογκώθηκε και έτσι παρασκευάστηκε το πρώτο "φουσκωτό" ψωμί Η παραγωγή ψωμιού εξελίχθηκε πολύ από τότε, αλλά χρειάστηκε να περάσουν αρκετές χιλιάδες χρόνια μέχρι που ο Louis Pasteur στα μέσα του 19 ου αιώνα κοίταξε με το μικροσκόπιο και αναγνώρισε μικροοργανισμούς να φουσκώνουν ένα ζυμάρι, που προοριζόταν για να γίνει ψωμί Πειραματική διαδικασία Όργανα και υλικά Οπτικό μικροσκόπιο αντικειμενοφόροι πλάκες καλυπτρίδες πλαστικό κουταλάκι Σετ εργαλείων μικροσκοπίας σταγονόμετρο ξηρή μαγιά νερό ζάχαρη

9 1 Σε ποτήρι ζέσης των 100 ml, προσθέτουμε 50ml χλιαρού νερού και μικρή ποσότητα ζάχαρης 2 Ανακατεύουμε με τη ράβδο ανάδευσης ώστε να διαλυθεί η ζάχαρη 3 Προσθέτουμε στο ποτήρι λίγη μαγιά (1 κουταλάκι), και ανακατέβουμε μέχρι η μαγιά να διαλυθεί τελείως 4 Σε λίγη ώρα θα πρέπει να παρατηρηθεί έντονος αφρισμός Εάν δεν συμβεί αυτό, ανακινείστε σε τακτά χρονικά διαστήματα το ποτήρι και αν χρειαστεί ζεστάνετε ήπια το διάλυμα σε γκαζάκι Μέσα στο ποτήρι υπάρχει η κατάλληλη θερμοκρασία και το θρεπτικό υλικό(ζάχαρη ) για να αρχίσει η αναπαραγωγή των μυκήτων 5 Τοποθετείστε στο κέντρο της αντικειμενοφόρου πλάκας μια σταγόνα από το διάλυμα που παρασκευάσατε 6 Τοποθετήστε την καλυπτρίδα με προσοχή ώστε να μην δημιουργηθούν φυσαλίδες 7 Σκουπίστε με μια χαρτοπετσέτα τυχόν διάλυμα που περίσσεψε γύρω από την καλυπτρίδα 8 Παρατηρήστε το παρασκεύασμα στο μικροσκόπιο στη μικρότερη μεγέθυνση 4Χ 9 Αν είστε ικανοποιημένοι με την πυκνότητα του δείγματος προχωρήστε στον επόμενο αντικειμενικό φακό (10Χ) και στη συνέχεια στον 40Χ και σχεδιάστε μέσα στους κύκλους τον πλέον αντιπροσωπευτικό μονοκύτταρο οργανισμό που παρατηρήσατε * Να συμπληρώσετε επίσης τους πίνακες Μεγεθυντική ικανότητα προσοφθαλμίου φακού Μεγεθυντική ικανότητα αντικειμενικού φακού Τελική μεγέθυνση παρασκευάσματος Μεγεθυντική ικανότητα προσοφθαλμίου φακού Μεγεθυντική ικανότητα αντικειμενικού φακού Τελική μεγέθυνση παρασκευάσματος

10 10 Να αναγνωρίστε το μικροοργανισμό από την παρακάτω λίστα Μοιάζει με Παραμήκιο Ευγλένα Δίμορφοι μύκητες σακχαρομύκητες Αμοιβάδα Νηματοειδείς μύκητες 11 Που οφείλεται ο έντονος αφρισμός στο διάλυμα που παρασκευάσατε στο βήμα 4 της πειραματικής διαδικασίας; 12 Ποια τμήματα του κυττάρου παρατηρήσατε στην μεγαλύτερη μεγέθυνση που φτάσατε; * Καλέστε τον υπεύθυνο καθηγητή για παρατήρηση του παρασκευάσματός σας Καλή Επιτυχία