Prova Regionale Biennio 2012
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Prova Regionale Biennio 2012
Anisn OLIMPIADI DELLE SCIENZE NATURALI 2012 – FASE REGIONALE (BIENNIO) La prova è costituita da 7 parti, da pagina 1 a pagina 8, per un totale di 30 domande. PARTE PRIMA - Terra e Luna: un sistema doppio Le 5 domande che seguono riguardano la costruzione di un modellino del sistema Terra - Luna. Esse sono di volta in volta introdotte da testi e immagini ai quali dovrai fare riferimento per fornire le risposte. Considera attentamente tutti i dati e soprattutto quelli forniti dal docente e quelli proposti dagli studenti: anche se l’argomento è insolito, essi ti metteranno in grado di fornire le risposte. Scrivi la risposta a ciascuna domanda nel foglio risposte allegato. 1. La Luna è l’unico satellite dalle Terra. Essa compie un moto di rivoluzione intorno al nostro pianeta. La massa della Luna è circa 1/81 di quella della Terra. Anche se inferiore, essa è comunque abbastanza grande rispetto a quella della Terra. In classe sorge un discussione su come la differenza di massa tra i due corpi celesti influenzi il moto di rivoluzione lunare: • Secondo Giulia, la differenza di massa tra i due corpi celesti non è influente: la Luna semplicemente ruota intorno alla Terra indipendentemente dalle masse dei due corpi celesti • Secondo Anna, per la differenza di massa tra i due corpi celesti, il moto di rivoluzione della Luna non avviene intorno alla Terra, ma intorno ad un punto che costituisce il baricentro comune del sistema; esso è situato esattamente a metà della distanza Terra – Luna • Anche per Magda il moto di rivoluzione della Luna avviene intorno al baricentro comune del sistema ma esso è situato più vicino al centro della Terra, che ha massa maggiore, che a quello della Luna, che ha massa minore. • Anche secondo Lucia, il moto di rivoluzione della Luna avviene intorno ad un punto che costituisce il baricentro comune del sistema ma esso è situato più vicino al centro della Luna, che ha massa minore, che a quello della Terra, che ha massa maggiore. • Secondo Giovanna, infine, per il fatto che il baricentro del sistema non coincide con il centro della Terra, entrambi i due corpi celesti ruotano intorno al baricentro comune A chi daresti ragione? a) Giulia b) Anna c) Giovanna d) Magda e Giovanna e) Lucia e Giovanna 2. L’insegnante suggerisce alla classe di costruire un modellino in scala che rappresenti il sistema Terra - Luna e che potrà essere utile per affrontare meglio il problema. Due cerchi di cartoncino bristol dovranno rappresentare La Terra e il suo satellite. Per semplicità si approssima il raggio terrestre pari a 6000 km e quello lunare pari a 1500 km. Se la scala di riduzione è di 1:100.000.000, Terra e Luna saranno rappresentate da due cerchi di raggio rispettivamente di: a) 60 cm e 15 cm b) 60 cm e 30 cm c) 6 cm e 1,5 cm d) 6 cm e 3 cm e) 0,6 cm e 0,15 cm 3. La distanza media Terra - Luna è di circa 384.000 km . Viene proposto di adoperare la stessa scala usata per i raggi dei pianeti (1:100.000.000) anche per la distanza tra i centri delle due circonferenze che rappresentano la Terra e la Luna: • Francesco non è d’accordo perché usando tale scala i due centri saranno alla distanza di appena 3,8 cm, una distanza troppo piccola per costruire il modello. 1 Giovanni è d’accordo perché usando tale scala i due centri saranno alla distanza di 38 cm, una distanza adatta per costruire il modello. • Saverio è d’accordo perché usando tale scala i due centri saranno alla distanza di 76 cm, una distanza adatta per costruire il modello. • Ugo non è d’accordo perché usando tale scala i due centri saranno alla distanza di 380 cm, una distanza troppo grande per costruire il modello. • Valerio non è d’accordo perché usando tale scala i due centri saranno alla distanza di ben 3800 cm, una distanza assolutamente improponibile per costruire il modello. Chi ha ragione? a) Francesco b) Giovanni c) Saverio d) Ugo e) Valerio • 4. L’insegnante fornisce le istruzioni per realizzare il modellino. Oltre al cartoncino bristol occorrono un assicella di legno lunga 45 cm e larga 1 – 2 cm., colla vinilica, un perno e una piccola base di legno. Con la colla vinilica i due cerchi rappresentanti la Terra e la Luna vengono fissati alle estremità dell’assicella di legno. Si inserisce poi il perno, che rappresenta il baricentro del sistema, sull’assicella di legno in un punto situato circa 1,5 cm sotto la superficie della Terra dalla parte rivolta verso la Luna. Mantenendo fisso il chiodo e mettendo in rotazione l’intero sistema è possibile osservare che: a) la Terra è ferma e la Luna ruota intorno alla Terra. b) la Luna è ferma e la Terra ruota intorno alla Luna. c) L’unica cosa ferma è il baricentro del sistema. d) Terra e Luna ruotano entrambe intorno al perno che rappresenta il baricentro del sistema. e) Sono vere c) e d) 5. L’insegnante propone di calcolare la posizione del baricentro del sistema determinando la sua distanza dal centro della Terra. I dati di partenza sono la distanza media Terra - Luna (circa 384.000 km) e il rapporto massa della Terra / massa della Luna pari a 81 : 1. • Secondo Gilda la distanza media Terra - Luna va divisa per 2. Il risultato darà la distanza del baricentro dal centro della Terra. • Secondo Maria la distanza media Terra - Luna va divisa per 81. Il risultato darà la distanza del baricentro dal centro della Terra. • Secondo Federica la distanza media Terra - Luna va divisa per 82 (81+1). Il risultato darà la distanza del baricentro dal centro della Terra. • Daria è d’accordo con Federica, ma ha fatto i calcoli ed il risultato che ha ottenuto (circa 4682 km) è sicuramente sbagliato perche in tal modo il baricentro cade all’interno della Terra e lei ritiene che ciò non sia possibile. • Sara è invece d’accordo con Maria. I suoi calcoli hanno dato un risultato di circa 4740 km che, considerata la misura del raggio terrestre, pone il baricentro del sistema al di fuori della Terra. Chi ha ragione? a) Gilda b) Maria c) Federica d) Daria e) Sara PARTE SECONDA – La membrana cellulare Le 4 domande che seguono riguardano la membrana cellulare. Esse sono di volta in volta introdotte da brevi testi o da figure ai quali dovrai fare riferimento per fornire le risposte. Scrivi la risposta a ciascuna domanda nel foglio risposte allegato. 2 La membrana cellulare permette alla cellula di assolvere a tutta una serie di funzioni: • isola il citoplasma dall’ambiente esterno; • regola lo scambio di materiali tra l’interno e l’esterno della cellula; • permette alle cellule di comunicare tra loro; • identifica una cellula come appartenente ad una determinata specie grazie ad una serie di molecole di riconoscimento presenti sulla sua superficie esterna. Per capire in che modo la membrana riesca a svolgere tutte le sue funzioni, occorre conoscerne la struttura: il modello di membrana oggi maggiormente accreditato è quello a mosaico fluido, elaborato da S.J. Singer e G.L. Nicolson e illustrato dalla Figura. 6. In un doppio strato fosfolipidico le molecole dei fosfolipidi: a) Rivolgono le teste idrofile verso l’interno del doppio strato. b) Rivolgono le teste idrofile verso l’esterno del doppio strato a contatto col mezzo acquoso. c) Si legano testa-coda. d) Si legano testa-testa. e) Sono disposte in modo disordinato. 7. Una delle funzioni fondamentali svolte dalla membrana cellulare è quella di controllare l’entrata e l’uscita delle sostanze dalla cellula. Il movimento delle sostanze può avvenire attraverso diversi meccanismi. La diffusione: a) E’ un processo che si svolge contro gradiente b) E’ il movimento di una sostanza da una regione a maggiore concentrazione verso una regione a minore concentrazione c) E’ il movimento di una sostanza da una regione a minore concentrazione verso una regione a maggiore concentrazione d) E’ un processo che richiede energia. e) E’ un processo che richiede l’intervento di particolari proteine trasportatrici (carrier) 8. Quale delle seguenti affermazioni riguardanti il trasporto attivo è errata? a) Richiede energia. b) Richiede una proteina trasportatrice (carrier). c) Avviene lungo il gradiente di concentrazione. d) Può avvenire per molecole polari. e) Può avvenire per molecole come gli amminoacidi. 9. L’osmosi è la diffusione dell’acqua lungo il gradiente attraverso una membrana selettivamente permeabile. La Figura mostra un dispositivo dove all’interno della bacinella è contenuta acqua distillata, mentre nella provetta è contenuta una soluzione di acqua e soluto. I due compartimenti sono separati da una membrana selettivamente permeabile che costituisce il fondo della provetta. In riferimento alla Figura b si raggiunge l’equilibrio osmotico quando: 3 a) La pressione osmotica controbilancia la maggiore tendenza dell’acqua ad entrare nello compartimento acqua + soluto. b) La pressione osmotica controbilancia la maggiore tendenza dell’acqua ad entrare nel compartimento contenente solo acqua. c) Il flusso di acqua in uscita dal compartimento acqua + soluto è maggiore di quello in entrata. d) Il flusso di acqua in uscita dal compartimento acqua + soluto è minore di quello in entrata. e) Non si ha alcun passaggio di acqua attraverso la membrana semipermeabile. PARTE TERZA – Dinamica endogena Le 4 domande che seguono riguardano argomenti di dinamica endogena. Esse sono di volta in volta introdotte da brevi testi o da figure ai quali potrai fare riferimento per fornire le risposte. Scrivi la risposta a ciascuna domanda nel foglio risposte allegato. 10. Le rocce magmatiche nettamente prevalenti sulla crosta terrestre sono il granito e il basalto. Graniti e granodioriti sono rocce acide che nell’insieme costituiscono circa il 95% delle rocce intrusive della crosta terrestre; i basalti sono invece rocce basiche che nel complesso costituiscono circa il 98% delle rocce effusive della crosta terrestre. Perché granito e basalto sono le due rocce più abbondanti della crosta terrestre? a) Perché la loro struttura è molto più stabile rispetto a quella delle altre rocce. b) Perche tutte le altre rocce magmatiche, per azione del ciclo litogenetico, finiscono col trasformarsi in granito o in basalto. c) Perché esse derivano dallo stesso tipo di magma, molto abbondante, a secondo che esso solidifichi in condizioni intrusive o effusive. d) Perché esistono due tipi fondamentali di crosta: oceanica, acida, e continentale, basica. e) Perché vi sono due diversi tipi principali di magma: primario, basico, e anatettico, acido. 11. La teoria che spiega l’origine dei terremoti prende il nome di modello del rimbalzo elastico ed è stata elaborata dallo statunitense H.F. Reid dopo il terremoto di San Francisco del 1906. I terremoti corrispondono alla fratturazione di un blocco roccioso che avviene nell’ipocentro e si verificano in conseguenza del comportamento rigido delle rocce. Quale di queste affermazioni è in contrasto con il modello del rimbalzo elastico? a) I terremoti sono preceduti da una lunga fase durante la quale in seguito ad una sollecitazione le rocce incamerano energia. b) Quando si supera il limite di elasticità delle rocce l’energia che si era lentamente accumulata si libera rapidamente e il blocco si frattura in due parti che si muovono in direzione opposta. c) Non vi è alcuna relazione tra l’energia liberata da un terremoto e la durata della fase durante la quale le rocce si deformano accumulando energia. d) I terremoti si verificano in conseguenza del comportamento rigido delle rocce. e) I terremoti corrispondono alla rottura di un blocco roccioso che si verifica in un punto situato all’interno della Terra. 12. In base alla profondità dell’ipocentro i terremoti si distinguono in superficiali, con ipocentri situati fino alla profondità di 70 Km, intermedi, con ipocentri situati ad una profondità compresa tra 70 e 250 Km, e profondi, con ipocentri situati ad una profondità compresa tra 250 e 700 Km. I terremoti superficiali sono i più frequenti Perché i terremoti profondi sono presenti solo in corrispondenza dei margini convergenti: a) Perché in corrispondenza dei margini convergenti l’astenosfera è molto più spessa. b) Perché i terremoti profondi avvengono solo nelle regioni sottoposte a intense forze distensive. c) Perché solo i margini convergenti sono caratterizzati dal fenomeno della subduzione. d) Perché sotto i 70-100 Km di profondità le rocce mostrano generalmente un comportamento rigido. e) Perché tali margini corrispondono alle dorsali medio oceaniche, aree dove sono presenti intense forze compressive che agiscono sulle rocce sottoponendole a forti stress. 4 13. Osserva la seguente figura. A quale delle seguenti strutture potrebbe corrispondere? a) Ande b) Himalaya c) Dorsale Medio Atlantica d) Fossa tettonica (Rift Valley) e) Vulcano da punto caldo (hot spot) PARTE QUARTA - C’era una volta una foresta Le 6 domande che seguono riguardano i delicati equilibri presenti in un ecosistema e fanno riferimento a un caso concreto: la foresta di Kaibab. Esse sono introdotte da una figura alla quale potrai fare riferimento per fornire le risposte. Scrivi la risposta a ciascuna domanda nel foglio risposte allegato. Foresta nazionale del Kaibab (immagini da wikipedia) Circa 100 anni fa, esisteva a Kaibab, sulla sponda settentrionale del Gran Canyon in Arizona, una delle più belle foreste del mondo. Circa 4000 esemplari di cervi-mulo vivevano indisturbati tra i pini e gli abeti. Gli indiani, d’autunno cacciavano i cervi per procurarsi cibo e pelli; anche molte specie di predatori si nutrivano di essi (lupi, coyote e puma). Nel 1906, la foresta di Kaibab venne decretata parco nazionale. Per proteggere i cervi, ne venne proibita la caccia e molte specie dei loro naturali predatori vennero abbattute. Dapprima l’iniziativa era sembrata un successo. Nel 1925 però la popolazione dei cervi risultava enormemente cresciuta: 100.000 capi! Solo allora si cominciarono a capire le conseguenze di tale “protezione”. (da L.W. McCombs, N.Rosa, Cos’è l’ecologia, Loescher-Scode, Milano 1980) 14. Secondo te, gli autori del brano vogliono sottolineare che: a) Qualsiasi intervento dell’uomo sugli ecosistemi provoca sempre gravi danni. b) Si è fatto bene a proteggere i cervi abbattendone i predatori. c) Si è fatto bene a proteggere i cervi dichiarando la foresta di Kaibab parco nazionale e abbattendone i predatori. d) Quando l’uomo interviene su un ecosistema deve fare molta attenzione a non alterare gli equilibri naturali in esso instauratisi. e) Sarebbe stato preferibile uccidere i cervi poiché nel 1925 il loro numero era talmente aumentato da distruggere completamente la foresta. 15. Quando lupi, coyote e puma si nutrono dei cervi-mulo svolgono il ruolo di: a) Produttori b) Consumatori primari c) Consumatori secondari d) Predatori e) Sono vere c) e d). 16. Tra il 1906 e il 1925, quando ormai più di 6000 predatori erano stati abbattuti, la popolazione di cervi-mulo passò da circa 4.000 a 100.000 esemplari. Durante questi anni: a) Sono aumentate le interazioni predatore – preda tra lupi, coyote e puma (predatori) e cervi-mulo (prede). b) Si è registrato un progressivo aumento della competizione intraspecifica nella popolazione di cervi mulo. 5 c) La popolazione di cervi-mulo è quasi raddoppiata ogni 3 anni. d) La crescita della popolazione di cervi-mulo ha seguito un andamento di tipo lineare. e) La popolazione di cervi-mulo è aumentata del 250 %. 17. Durante il periodo in cui si è registrato un forte incremento del numero di cervi-mulo (1906-1925), quali delle seguenti specie vegetali sono state particolarmente svantaggiate? a) I cespugli di lamponi e i salici, di cui si nutrono i cervi mulo. b) I cespugli bassi, non graditi ai cervi come cibo. c) Gli alberi più vecchi, con chiome molto alte non raggiungibili dai cervi mulo. d) Le piante ad alto fusto, come i pini, gli abeti e i pecci. e) Le piante nitrofile, per la presenza di grandi quantità di deiezioni dei cervi mulo. 18. Cosa ti aspetti sia avvenuto dopo il 1925? a) La popolazione di cervi-mulo ha continuato a crescere raggiungendo valori sempre più elevati. b) La popolazione di cervi-mulo si è stabilizzata intorno al valore di circa 100.000 esemplari. c) La popolazione di cervi-mulo, avendo raggiunto la portata dell’ambiente, ha fatto registrare negli anni successivi solo piccole oscillazioni intorno al valore di 100.000 esemplari. d) La popolazione di cervi-mulo, essendo cresciuta ben oltre la portata dell’ambiente, per la forte competizione per le risorse alimentari tra gli individui della stessa specie è iniziata a diminuire. e) I cervi-mulo si sono rapidamente estinti 19. Il Gran Canyon è un'immensa gola creata dal fiume Colorado nell'Arizona settentrionale. La sua grande profondità e in particolare l'altezza dei suoi strati (la maggior parte dei quali formata sotto il livello del mare) può essere attribuita all'innalzamento di 1500-3000 metri della placca del Colorado, cominciato circa 65 milioni di anni fa. In base a tali indicazioni è possibile affermare che: a) L’innalzamento del dislivello del fiume Colorado e dei suoi affluenti ha determinato un aumento delle velocità delle acque e quindi della loro capacità di erosione delle rocce. b) L’innalzamento del dislivello del fiume Colorado e dei suoi affluenti ha determinato una diminuzione delle velocità delle acque e quindi della loro capacità di erosione delle rocce. c) A grande scala il fenomeno dell’innalzamento della placca del Colorado può essere messo in relazione con un margine di placca di tipo convergente d) Sono vere a) e c) e) Sono vere b) e c). PARTE QUINTA - A proposito di frutti Le 4 domande che seguono riguardano i frutti, strutture tipiche delle piante con fiore. Esse sono introdotte da un testo a da figure ai quali dovrai fare riferimento per fornire le risposte. Scrivi la risposta a ciascuna domanda nel foglio risposte allegato. I frutti sono strutture tipiche delle piante angiosperme, derivati dallo sviluppo del fiore, e in particolare dell'ovario, dopo impollinazione e fecondazione degli ovuli in esso racchiusi. Gli ovuli si sviluppano in semi, che si ritroveranno a maturazione racchiusi all'interno del frutto. I frutti più noti sono quelli carnosi, ricchi d’acqua e altre sostanze, ma i frutti possono anche essere secchi, di consistenza legnosa o membranosa. Il frutto vero e proprio, detto pericarpo, può essere suddiviso in esocarpo o buccia, mesocarpo o polpa ed endocarpo, all'interno del quale si trovano i semi. Il frutto può mostrare diversi adattamenti evolutisi per proteggere il seme o per favorirne la disseminazione. In alcuni casi, oltre all'ovario, si sviluppano anche altre parti del fiore per dare origine ai cosiddetti “falsi frutti”, ovvero organi più complessi in cui, a volte, è possibile trovare traccia delle strutture fiorali che li hanno originati. Vediamone alcuni tipi di frutti: 20. Le drupe sono frutti tipici di alcune piante come, ad esempio, il pesco. Hanno un endocarpo legnoso che contiene uno o più semi. Quale di queste piante produce un frutto che NON è una drupa? a) Olivo b) Arancio c) Mandorlo d) Albicocco e) Susino 21. Un altro frutto tipico di molte piante è la bacca. Le bacche sono frutti carnosi con un endocarpo spesso semiliquido, all'interno del quale sono dispersi i semi, che possono anche essere molto numerosi. Tipiche bacche sono, ad esempio, i 6 frutti della vite, cioè quelli che vengono chiamati acini dell'uva. Quale di queste piante produce un frutto che NON è una bacca? a) Il melone b) Il kiwi c) Il pomodoro d) Il cetriolo e) La fragola 22. Il frutto della mela e della pera è chiamato pomo e presenta la struttura indicata dalla Figura a lato. In particolare all’estremità opposta del picciolo sono presenti i residui del calice. Il pomo è un: a) Vero frutto perché derivato solo dallo sviluppo dell'ovario b) Falso frutto, perché la presenza dei residui del calice mostra come esso non sia formato solo dallo sviluppo dell’ovario c) Vero frutto, perché quello che chiamiamo “torsolo” contiene i semi, come tutti i frutti d) Un falso frutto, perché lo sviluppo dei semi non avviene dentro l'ovario. e) Un vero frutto, perché contiene una polpa zuccherina, ricca di zuccheri semplici che gli conferiscono un caratteristico sapore dolce 23. Molti frutti si presentano secchi, senza tessuti idratati o parti dolci, ma con strutture adatte alla disseminazione particolarmente elaborate. Il frutto dell'acero, detto disamara, è un esempio di struttura atte farsi trasportare dal vento (disseminazione anemofila); essi presentano infatti delle “ali” che gli permettono di ruotare come le pale di un elicottero. Di seguito vengono elencati alcuni frutti con particolari morfologie. Quali di questi è adatto ad una disseminazione anemofila? a) Castagna b) Ghianda di quercia c) Pappo del tarassaco d) Galbulo di ginepro e) Mora di rovo PARTE SESTA - MISCELLANEA Le 5 domande che seguono riguardano argomenti sia di scienze della Vita sia di scienze della Terra e sono tutte indipendenti l’una dall’altra. Scrivi la risposta a ciascuna domanda nel foglio risposte allegato. 24. Durante la profase della mitosi quale di questi fenomeni NON si verifica? a) La membrana nucleare si dissolve. b) Il nucleolo scompare. c) I cromosomi si condensano. d) I cromosomi si allineano nel piano equatoriale della cellula. e) Compare il fuso mitotico. 25. Nel bioma della taiga la vegetazione è costituita prevalentemente da a) Piante a foglie larghe (latifoglie). d) Muschi e licheni. b) Piante a foglie caduche (decidue). e) Conifere. c) Piante rampicanti ed epifite. 7 26. La Figura a lato mostra la circolazione generale della troposfera. Le frecce corrispondenti alle lettere A, B e C indicano rispettivamente: a) alisei, venti occidentali, venti polari. b) venti polari, alisei, venti occidentali. c) venti polari, monsoni, venti occidentali. d) venti polari, venti occidentali, alisei. e) venti orientali, monsoni, venti equatoriali. 27. Tra le seguenti caratteristiche quale è quella che meglio può definire un fossile guida? a) Fornire precise indicazioni sulle condizioni ambientali presenti nel periodo nel quale si è formato ed essere molto raro. b) Essere presente in regioni molto limitate ed essere vissuto per un tempo geologico lungo. c) Avere avuto una distribuzione geografica limitata e bassa velocità di diffusione. d) Essere difficilmente reperibile ed avere avuto una distribuzione geografica estesa. e) Essere vissuto per un tempo geologico relativamente breve ed avere occupato un’areale molto ampio. 28. Il decadimento del carbonio 14 può essere utilizzato per datare oggetti che risalgono a non più di 40.000 - 50.000 anni fa ed è pertanto particolarmente importante in archeologia. Il tempo di dimezzamento dell’isotopo 14 del carbonio è infatti di 5.700 anni. Dopo 17.100 la quantità di carbonio 14 inizialmente presente in un reperto sarà diventata: a) La metà b) La terza parte c) La quarta parte d) L’ottava parte e) La sedicesima parte PARTE SETTIMA - Dalle IESO Queste ultime 2 domande sono tratte dall’ultima edizione delle Olimpiadi Internazionali di Scienze della Terra (IESO). Scrivi la risposta a ciascuna domanda nel foglio risposte allegato. 29. Sul campo hai trovato un affioramento con tre strati orizzontali non deformati, disposti uno sopra l'altro. L'unità inferiore è uno strato di dolomite, lo strato intermedio è basalto, e lo strato superiore è calcare. Quale delle seguenti osservazioni porta alla conclusione che il basalto è stato prodotto da un flusso di lava? a) Ci sono “segni di cottura" solo nella parte inferiore dello strato di calcare. b) Ci sono “segni di cottura" nella parte inferiore dello strato dolomite. c) Ci sono "segni di cottura" solo nella parte superiore dello strato di dolomite. d) Tutte le affermazioni precedenti. e) Non si sono “segni di cottura” in nessuno dei tre strati. 30. Secondo il modello a tre celle di circolazione (vedi Figura domanda 26), nell’alta troposfera ai tropici nell'emisfero settentrionale in quale direzione soffiano i venti? a) Da SW b) Da S c) Da W d) Da SE e) Da E 8