El año 2019 se realizaron dos pruebas de la fase nacional de la Olimpiada Científica Juvenil.
Debido a que se repartieron las pruebas en dos se realizaron dos examenes diferentes del mismo tipo.
Puedes encontrar el examen de la prueba 2 en el siguiente enlace.
1. En una mañana fría puedes observar una fina capa de hielo que cubre las hojas de los árboles, aun cuando no ha llovido recientemente. La escarcha se produce por un cambio de estado denominado:
(1 puntos)
Retroalimentación: Sublimación inversa es el cambio de estado del vapor de agua directamente a hielo, sin pasar por el estado líquido. Esto explica la formación de escarcha incluso cuando no ha llovido.
2. La Luna siempre muestra la misma cara a la Tierra debido a que…
(1 puntos)
Retroalimentación: La Luna gira en torno a la Tierra una vez al mes aproximadamente (por eso las fases lunares se repiten mensualmente). Para que siempre exponga la misma cara a la Tierra, es necesario que rote sobre sí misma con el mismo período con el que rota alrededor de la Tierra, es decir, que rote una vez al mes sobre sí misma.
3. Los accidentes de tráfico son una gran preocupación. El momento lineal o cantidad de movimiento es un parámetro muy importante cuando dos coches colisionan, pues los vehículos con mayor momento implican daños más graves. Al comparar el momento lineal de dos coches, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?
(1 puntos)
Retroalimentación: La cantidad de movimiento se define como $p = v \cdot m$. Para resolver esta pregunta hay que ir comprobando si se cumple el enunciado de cada respuesta: a) FALSO: A igual masa, el coche más rápido tendrá más (y no menos) momento lineal. b) FALSO: A igual velocidad, el coche con más masa tendrá más (y no menos) momento lineal. c) VERDADERO. d) FALSO: A igual velocidad, el coche con menos masa tiene menos momento y no más.
4. Para que un ascensor inicialmente en reposo comience a subir, su motor aplica una fuerza de $2 \cdot 10^4\text{ N}$, que consideramos constante durante la etapa de arranque. Si la cabina y los pasajeros tienen una masa total de $500 \text{ kg}$, calcula la velocidad que alcanzará el ascensor tras un tiempo de arranque de $2 \text{ s}$. Para facilitar tus cálculos, puedes asumir que la aceleración de la gravedad en la superficie terrestre es: $g=10\text{ m/s}^2$.
(1 puntos)
Retroalimentación: Para resolver esta pregunta es necesario usar la ley de Newton: $F = m \cdot a$. A la aceleración que provocaría el ascensor ($F_{\text{prop}} / m$), hay que restarle la aceleración en sentido contrario que causaría la gravedad ($g$). Con la aceleración resultante ($a = F_{\text{prop}} / m - g$) obtenemos la velocidad final $v = a \cdot t$: $v = ( F_{\text{prop}} / m - g) \cdot t = [ (2 \cdot 10^4\text{ N}) / (500\text{ kg}) - 10\text{ m/s}^2] \cdot 2 \text{ s} = 60 \text{ m/s}$.
5. (Continúa la pregunta anterior). Si ahora subimos 3 plantas, y entre cada planta hay 4 m de altura, ¿cuál es la diferencia de energía potencial gravitatoria que experimentan el ascensor y sus pasajeros?
(1 puntos)
Retroalimentación: La energía potencial gravitatoria se calcula como: $E_p = m \cdot g \cdot h = (500 \text{ kg}) \cdot (10 \text{ m/s}^2) \cdot (3 \cdot 4 \text{ m}) = 60\,000 \text{ J} \cdot (1 \text{ kJ} / 10^3\text{ J}) = 60 \text{ kJ}$.
6. Un abuelete sale a pasear a velocidad constante y en línea recta por la avenida en que vive, se sienta en un banco a leer el periódico y, cuando se cansa, regresa al punto de partida a la misma velocidad. ¿Cuál de las siguientes gráficas de posición ($s$) frente al tiempo ($t$) representa su movimiento? Considera como origen su casa.
(1 puntos)
Retroalimentación: El anciano regresa al punto de partida, por lo que la respuesta correcta deberá terminar en $s(t) = s(t=0)$. La respuesta c) es la única que lo cumple.
7. Tenemos dos depósitos de igual volumen: A y B. En el depósito A hay monóxido de carbono gas a una cierta presión y temperatura. En el depósito B hay dióxido de carbono gas a la misma presión y doble temperatura ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?
(1 puntos)
Retroalimentación: Los gases ideales se comportan según $PV = nRT$. Dado que $V_A = V_B$, $P_A = P_B$ y $2 \cdot T_A = T_B$, se deduce que $n_A = 2 \cdot n_B$. Por lo tanto, el número de moles es mayor en A. Las afirmaciones sobre átomos de carbono y oxígeno también se derivan de esta relación y de las fórmulas CO y CO$_2$.
8. Hablemos de explosiones. Es muy fácil prender fuego a un cartucho de dinamita. En cambio, es increíblemente complicado reunir los gases de la explosión y el calor desprendidos para fabricar con ellos un nuevo cartucho de dinamita. Para explicar la irreversibilidad de estos sistemas, los científicos definieron una magnitud que únicamente puede aumentar o mantenerse constante a medida que evolucionan. ¿Qué magnitud es esa?
(1 puntos)
Retroalimentación: La entropía es la magnitud física que mide el grado de desorden de un sistema y su tendencia a la irreversibilidad. Según el segundo principio de la termodinámica, la entropía de un sistema aislado siempre aumenta o se mantiene constante.
9. Nos acaba de llegar una hoja suelta del periódico del fin de semana. ¿Sabrías decirnos cuántas páginas tendrá?
(1 puntos)
Retroalimentación: Las dos páginas de cualquier hoja del periódico siempre suman lo mismo: $n + (T - n + 1) = T + 1$. En este caso $4+49=53$, por lo que el total de páginas es $53-1=52$.
10. ¿Cuál es la altura de un triángulo equilátero de lado $2\sqrt{3}\text{ m}$?
(1 puntos)
Retroalimentación: Por el Teorema de Pitágoras, la altura $h = \sqrt{a^2 - (a/2)^2} = a \cdot \sqrt{3}/2$. Siendo $a = 2\sqrt{3}\text{ m}$, entonces $h = 2\sqrt{3} \cdot \sqrt{3}/2 = 3\text{ m}$.
11. Al tirar de un muelle, el valor absoluto de la fuerza ($F$) que hay que aplicar es mayor cuanto mayor es su elongación ($Delta x$) respecto a su tamaño de reposo. La ley de Hooke establece que ambas cantidades son directamente proporcionales, $F = k \cdot Delta x$, siendo la constante de elasticidad ($k$) el factor de proporcionalidad. Para calcular las constantes $k_1$ y $k_2$ de dos muelles, hacemos un experimento representado en la figura. ¿Qué podríamos afirmar?
(1 puntos)
Retroalimentación: Observando la gráfica, vemos que para el mismo desplazamiento $Delta x$, la fuerza $F$ es mayor en el muelle 1. Dado que $k$ es la pendiente de la recta ($F = k \cdot Delta x$), una mayor pendiente implica una mayor constante de elasticidad.
12. Las unidades básicas, en el Sistema Internacional, de presión, masa, volumen y temperatura son, respectivamente:
(1 puntos)
Retroalimentación: El litro, el gramo, la atmósfera y el grado centígrado no son unidades básicas del Sistema Internacional (SI). Las correctas son: Pascal (presión), kilogramo (masa), metro cúbico (volumen) y kelvin (temperatura).
13. El núcleo atómico medio tiene un volumen que es del orden de un fermi$^3$ ($1 \text{ fm}^3$). Un fermi es lo mismo que un femtómetro. ¿Sabrías decir del orden de cuántos nm cúbicos es el volumen de un núcleo?
(1 puntos)
Retroalimentación: $1\text{ fm} = 10^{-15}\text{ m} = 10^{-6}\text{ nm}$. Por lo tanto, $1\text{ fm}^3 = (10^{-6}\text{ nm})^3 = 10^{-18}\text{ nm}^3$.
14. Ciertos sonidos tienen las siguientes frecuencias: 125 Hz, 800 Hz, 250 Hz y 526 Hz. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?
(1 puntos)
Retroalimentación: La menor frecuencia se corresponde con el sonido más grave. Además, la frecuencia y la longitud de onda son inversamente proporcionales ($lambda = v/f$), por lo que el sonido más grave tiene la mayor longitud de onda.
15. ¿Cuál es la intensidad de corriente que recorre el siguiente circuito?
(1 puntos)
Retroalimentación: Las dos resistencias en paralelo de 2 $\Omega$ equivalen a una de $1 / (1/2 + 1/2) = 1\ Omega$. Aplicando la Ley de Ohm, $I = V/R = 20\text{ V} / 1\ Omega = 20\text{ A}$.
16. Pepe Luis tiene una botella de 1,5 litros en la que quiere introducir gas rosa de la misma densidad que el aire. Teniendo en cuenta que en la botella hay aire atmosférico, ¿qué raya marcaría el nivel de gas rosa, si Pepe Luis introduce 0,5 litros de este?
(1 puntos)
Retroalimentación: Un gas tiende a ocupar todo el volumen posible del recipiente. Al tener la misma densidad que el aire, se mezclará uniformemente sin tender a separarse.
17. Los CFC (clorofluorocarbonos), que en el pasado se utilizaban como propelentes de aerosoles, al liberarse a la atmósfera contribuyen directamente a un incremento…
(1 puntos)
Retroalimentación: Los CFC atacan las moléculas de ozono (O$_3$), provocando la destrucción de la capa que nos protege de la radiación ultravioleta.
18. ¿Cuál de estas afirmaciones sobre el agua es verdadera?
(1 puntos)
Retroalimentación: El agua pura es una mala conductora de la electricidad porque carece de iones libres. Es un termorregulador excelente, un gas de efecto invernadero y es menos densa en estado sólido (el hielo flota).
19. Queremos preparar una disolución de azúcar en agua del 30% en masa. En total necesitamos 50 g de disolución. ¿Qué masa de azúcar y de agua debemos mezclar?
(1 puntos)
Retroalimentación: El 30% de 50 g es 15 g ($50 \cdot 0,3 = 15\text{ g}$). El resto debe ser agua: $50 - 15 = 35\text{ g}$.
20. ¿Cuál de estas expresiones cumple al mismo tiempo las tres leyes de los gases (Boyle–Mariotte, Gay-Lussac y Charles)?
(1 puntos)
Retroalimentación: La ecuación general de los gases ideales es $PV = nRT$. Esto implica que $P$ y $V$ son inversamente proporcionales, mientras que ambos son directamente proporcionales a $T$.
21. Sean los átomos representados en la figura. ¿Cuál de estas afirmaciones es correcta?
(1 puntos)
Retroalimentación: El número atómico $Z$ (abajo) indica protones, y el másico $A$ (arriba) indica protones + neutrones. R tiene $29 - 14 = 15$ neutrones. Y neutro tiene 15 electrones. Por tanto coincidien.
22. La reacción de la figura se denomina "lluvia de oro" por su color amarillo. Sucede al mezclar nitrato de plomo (II) con yoduro de potasio en disolución acuosa según la siguiente reacción (sin ajustar): Pb(NO$_3$)$_2$ + KI $\rightarrow$ PbI$_2$ + KNO$_3$. ¿Cuánto sumarían los coeficientes estequiométricos si el coeficiente del Pb(NO$_3$)$_2$ fuera 3/2?
(1 puntos)
23. El aerosol de ácido sulfúrico es el principal componente de la lluvia ácida. En la reacción con cal (carbonato cálcico) se forma la sal cálcica del ácido sulfúrico, dióxido de carbono y agua. La reacción se puede escribir de la forma:
(1 puntos)
Retroalimentación: El ácido sulfúrico es H$_2$SO$_4$. Los productos mencionados son agua (H$_2$O), dióxido de carbono (CO$_2$) y sulfato de calcio (CaSO$_4$).
24. Las reacciones de combustión ponen de manifiesto que una alta temperatura favorece el inicio de reacciones. ¿Cómo se interpreta esto microscópicamente?
(1 puntos)
Retroalimentación: Según el modelo de colisiones, un aumento de temperatura incrementa la energía cinética y la frecuencia de choques eficaces entre moléculas, facilitando que superen la energía de activación.
25. Las imágenes por resonancia magnética nuclear se basan en detectar ondas de los elementos más abundantes en número de nuestro cuerpo. ¿Sabrías decir cuál es ese elemento?
(1 puntos)
Retroalimentación: El 70% de nuestro cuerpo es agua (H$_2$O). Cada molécula aporta dos átomos de hidrógeno, convirtiéndolo en el elemento más numeroso en el organismo.
26. Lise Meitner fue una física austríaca que dio la primera explicación teórica de la fisión nuclear. ¿A qué crees que se debe la inestabilidad de los elementos superpesados?
(1 puntos)
Retroalimentación: Los núcleos con muchos protones sufren una fuerte repulsión electrostática debido a las cargas positivas concentradas, lo que supera la fuerza nuclear fuerte y causa radiactividad.
27. Imagina que encerramos a Lise Meitner en una habitación de $3\text{ m} \times 3\text{ m} \times 3\text{ m}$ con aire limpio (20% de oxígeno). Si tras un tiempo el oxígeno baja al 10%, ¿cuántos litros de oxígeno se habrían consumido?
(1 puntos)
Retroalimentación: El volumen total es $3 \cdot 3 \cdot 3 = 27\text{ m}^3 = 27\,000\text{ L}$. Una reducción del 10% equivale a $27\,000 \cdot 0,1 = 2700\text{ L}$ de oxígeno consumido.
28. En una experiencia de laboratorio se analiza la solubilidad de varias sustancias. El nitrato de plata se disuelve muy bien en frío, el cloruro de sodio apenas varía, el nitrato de potasio aumenta mucho con la temperatura y el sulfato de sodio cambia bruscamente a 30ºC. Indica la solución correcta para la gráfica.
(1 puntos)
Retroalimentación: La curva A es alta en frío (AgNO$_3$), la D es casi constante (NaCl), la B sube rápido (KNO$_3$) y la C tiene un quiebro a 30ºC (Na$_2$SO$_4$).
29. ¿Qué volumen de una disolución de cloruro sódico de 200 g/L necesitarás para obtener 10 g de sal?
(1 puntos)
30. Echando un vistazo al diagrama de fases del carbono, ¿podrías decir cuál es la propiedad del interior de la corteza que más favorece la creación de diamantes?
(1 puntos)
Retroalimentación: Según el diagrama de fases, para pasar de grafito a diamante se requiere un aumento drástico de la presión. El interior terrestre proporciona estas condiciones extremas.
31. Las plantas presentan pequeños poros para intercambiar gases con el aire circundante llamados estomas, ¿en qué parte de la planta son más frecuentes?
(1 puntos)
Retroalimentación: Los estomas se sitúan preferentemente en el envés (parte inferior) de las hojas para reducir la pérdida de agua por transpiración mientras permiten el intercambio de CO$_2$ y O$_2$.
32. Una de estas enfermedades NO corresponde al aparato circulatorio ni a sus órganos:
(1 puntos)
Retroalimentación: La nefritis es una inflamación de los riñones (aparato excretor). Las demás están relacionadas con el corazón, la sangre o los vasos sanguíneos.
33. Las vacunas:
(1 puntos)
Retroalimentación: Las vacunas exponen al sistema inmunitario a patógenos inofensivos para que aprenda a reconocer sus antígenos y genere memoria inmunitaria sin sufrir la enfermedad.
34. Los glóbulos rojos de los mamíferos...
(1 puntos)
Retroalimentación: Al madurar, los glóbulos rojos pierden su núcleo para maximizar el espacio para la hemoglobina. Sin núcleo, no pueden sintetizar proteínas para crecer ni replicar su ADN para dividirse.
35. ¿Por qué hay ranas en Inglaterra pero no en las Islas Canarias?
(1 puntos)
Retroalimentación: Las islas oceánicas (volcánicas) como Canarias solo tienen especies que pudieron llegar por mar o aire. Inglaterra, al ser continental, conservó la fauna que ya existía antes de su separación definitiva.
36. Los organismos vegetales se dividen en talofitas y cormofitas, ¿qué las caracteriza?
(1 puntos)
Retroalimentación: Las cormofitas (plantas superiores) tienen células especializadas en tejidos (raíz, tallo, hojas), mientras que las talofitas (algas, musgos) tienen una estructura indiferenciada llamada talo.
37. ¿Qué tipo de receptores se activan cuando tenemos sensación de dolor?
(1 puntos)
Retroalimentación: Los nociceptores son terminales nerviosas especializadas en detectar estímulos dañinos o potencialmente lesivos, transmitiendo la señal de dolor al cerebro.
38. Las células procariotas se caracterizan por:
(1 puntos)
Retroalimentación: Las procariotas (bacterias) no tienen núcleo ni orgánulos membranosos, pero sí comparten con las eucariotas la membrana, el citoplasma, los ribosomas y el ADN.
39. ¿En base a qué se organizan los organismos en la columna de agua de un lago? (Estratificación)
(1 puntos)
Retroalimentación: Los productores necesitan luz solar (zona fótica superior), mientras que los descomponedores se sitúan en el fondo para procesar la materia orgánica que cae.
40. Cuando los cetáceos expulsan un chorro de aire al salir a la superficie, ¿qué producto de residuo de la respiración están eliminando principalmente?
(1 puntos)
Retroalimentación: Como todos los mamíferos, el dióxido de carbono es el producto gaseoso de desecho que se expira tras el intercambio gaseoso en los pulmones.
41. Uno de estos órganos no interviene en el proceso de nutrición:
(1 puntos)
Retroalimentación: La próstata pertenece al aparato reproductor. Los riñones (excreción), arterias (transporte) y tráquea (respiración) forman parte de las funciones de nutrición en sentido amplio.
42. ¿En qué casos crees que serían útiles los medicamentos inmunosupresores?
(1 puntos)
Retroalimentación: Se usan para evitar que el sistema inmunitario rechace órganos trasplantados o para mitigar ataques del cuerpo contra sí mismo (autoinmunidad).
43. Identifica el productor en la siguiente red trófica:
(1 puntos)
Retroalimentación: Los productores son el punto de partida de la energía en la red; de ellos salen flechas hacia los consumidores, pero no recibir ninguna flecha de otros organismos.
44. ¿Qué ventaja principal les aporta a las aves tener huesos huecos en lugar de compactos?
(1 puntos)
Retroalimentación: Los huesos neumáticos son una adaptación evolutiva clave para el vuelo, reduciendo drásticamente la masa corporal sin comprometer totalmente la resistencia estructural.
45. ¿Cómo se denomina la transmisión de caracteres genéticos de progenitores a descendientes?
(1 puntos)
Retroalimentación: La herencia es el proceso por el cual la información genética se transmite de una generación a la siguiente, determinando las características biológicas de la prole.