IMSO 2007 Khoa học Quốc tế - Thực nghiệm

### VUI CÙNG MẠCH SỐ

Họ tên: ___; Quốc gia: ___. Jakarta, Indonesia, thứ Tư, ngày 14 tháng 11 năm 2007. Toàn bộ bài thi thực nghiệm kéo dài 120 phút.

Cô Ana lái chiếc ô tô mới có hệ thống an toàn tốt. Động cơ chỉ khởi động được khi các cửa đã khóa và dây an toàn đã cài. Nếu không thỏa mãn cả hai điều kiện thì động cơ không khởi động được. Trong khoa học, các điều kiện này được mô tả bằng logic “AND” (VÀ).



Nhiều tòa nhà có hệ thống báo cháy. Chuông báo tự động bật nếu hệ thống phát hiện khói hoặc nút báo cháy được nhấn. Chuông bật khi ít nhất một trong hai điều kiện được thỏa mãn. Trong khoa học, các điều kiện này được mô tả bằng logic “OR” (HOẶC).



Nhãn hình: Smoke detector = đầu báo khói; Fire alarm button = nút báo cháy.

Trong nhà có nhiều thiết bị điện như đèn, tủ lạnh, tivi có công tắc để bật và tắt. Khi công tắc ở vị trí ON, các thiết bị hoạt động vì dòng điện có thể chạy qua.

Bây giờ chúng ta tìm hiểu bảng mạch. Đèn sẽ được bật và tắt nhờ mạch số sử dụng nguyên tắc logic “AND” và “OR” qua các công tắc.

### Bộ thiết bị điện tử được cung cấp

Mục 1. Một bộ bảng mạch chính gồm:
- (a) ổ cắm cho bảng mạch mở rộng;
- (b) đèn chính (thực chất là LED, điốt phát quang);
- (c) các đèn chỉ thị (LED);
- (d) bốn công tắc (S1, S2, S3, “AND” S4; từ “AND” ở đây được giữ theo nguồn);
- (e) bộ phát âm báo;
- (f) pin trong hộp màu đen.



Các nhãn hình: Indicator lamps = đèn chỉ thị; Battery switch = công tắc pin; Main lamp = đèn chính; Batteries = pin; Socket = ổ cắm; Switches = các công tắc.

Mục 2. Năm bảng mạch mở rộng (bảng mạch logic):



**Lưu ý thực hành do biên soạn:** Chỉ dùng bộ pin điện áp thấp được cung cấp. Tắt pin trước khi đổi bảng mạch; cắm chân đúng hướng, nhẹ nhàng. Không nối bộ mạch này với điện lưới gia đình. Giữ ON (bật) và OFF (tắt) khi điền bảng. Bảng Z xuất hiện ở phần sau nhưng không có trong danh sách năm bảng; cần kiểm tra xem có được cung cấp hay không.

### HOẠT ĐỘNG 1

Bước 1. Cắm đúng các chân ở mặt dưới bảng A (logic “AND”) vào ổ cắm trên bảng mạch chính (xem hình).



Bước 2. Bật pin. Pin hoạt động tốt nếu đèn chỉ thị đỏ sáng.

Bước 3. Bảng logic hoạt động tốt nếu đèn chỉ thị xanh lục sáng.

Bước 4. Thay đổi vị trí công tắc S1 và S2 sang ON hoặc OFF theo Bảng 1. Không dùng S3 và S4. Viết “ON” vào cột đèn chính (L) nếu đèn sáng; viết “OFF” nếu đèn không sáng.

Bảng 1. Bảng A (AND)

| STT | S1 | S2 | Đèn chính L |
| --- | --- | --- | --- |
| 1 | OFF | OFF | ___ |
| 2 | OFF | ON | ___ |
| 3 | ON | OFF | ___ |
| 4 | ON | ON | ___ |

(Tổng 4 điểm)

Bước 5. Khi hoàn thành Bảng 1, tắt pin.

### HOẠT ĐỘNG 2

Bước 1. Tháo bảng A và cắm bảng B (logic OR).

Bước 2. Lặp lại Hoạt động 1.

Bảng 2. Bảng B (logic OR)

| STT | S1 | S2 | Đèn chính L |
| --- | --- | --- | --- |
| 1 | OFF | OFF | ___ |
| 2 | OFF | ON | ___ |
| 3 | ON | OFF | ___ |
| 4 | ON | ON | ___ |

(Tổng 4 điểm)

**Câu 1.** Từ Bảng 1 và 2, em kết luận thế nào về cách hoạt động của logic “AND” và “OR”? Trả lời: ___ (4 điểm)

### HOẠT ĐỘNG 3

Em cần tìm các logic chưa biết (X1 và X2) trên bảng C.

Bước 1. Tháo bảng B và cắm bảng C.

Bước 2. Lặp lại Hoạt động 1, chỉ dùng S1, S2 và S3. Không dùng S4.

Bảng 3. Bảng C

| STT | S1 | S2 | S3 | Đèn chính L |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | OFF | OFF | OFF | ___ |
| 2 | OFF | OFF | ON | ___ |
| 3 | OFF | ON | OFF | ___ |
| 4 | OFF | ON | ON | ___ |
| 5 | ON | OFF | OFF | ___ |
| 6 | ON | OFF | ON | ___ |
| 7 | ON | ON | OFF | ___ |
| 8 | ON | ON | ON | ___ |

(4 điểm)



**Câu 2.** Dùng Bảng 3 để trả lời:

(a) X1 là logic “AND” hay “OR”? Giải thích. (2 điểm)

(b) X2 là logic “AND” hay “OR”? Giải thích. (2 điểm)

### HOẠT ĐỘNG 4

Em cần tìm các logic chưa biết (X3, X4 và X5) trên bảng D.

Bước 1. Tháo bảng C và cắm bảng D.

Bước 2. Lặp lại Hoạt động 1, dùng S1, S2, S3 và S4.



Bảng 4. Bảng D

| STT | S1 | S2 | S3 | S4 | Đèn chính L |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | OFF | OFF | OFF | OFF | ___ |
| 2 | OFF | OFF | OFF | ON | ___ |
| 3 | OFF | OFF | ON | OFF | ___ |
| 4 | OFF | OFF | ON | ON | ___ |
| 5 | OFF | ON | OFF | OFF | ___ |
| 6 | OFF | ON | OFF | ON | ___ |
| 7 | OFF | ON | ON | OFF | ___ |
| 8 | OFF | ON | ON | ON | ___ |
| 9 | ON | OFF | OFF | OFF | ___ |
| 10 | ON | OFF | OFF | ON | ___ |
| 11 | ON | OFF | ON | OFF | ___ |
| 12 | ON | OFF | ON | ON | ___ |
| 13 | ON | ON | OFF | OFF | ___ |
| 14 | ON | ON | OFF | ON | ___ |
| 15 | ON | ON | ON | OFF | ___ |
| 16 | ON | ON | ON | ON | ___ |

(4 điểm)

**Câu 3.** Dùng Bảng 4 để trả lời:

(a) X4 là logic “AND” hay “OR”? (1 điểm)

(b) X3 là logic “AND” hay “OR”? (1 điểm)

(c) X3 là logic “AND” hay “OR”? (1 điểm)

**Ghi chú nguồn:** Câu (c) lặp lại X3 trong bản in. Hoạt động cũng yêu cầu tìm X5. Giữ nguyên lời đề; hỏi người hướng dẫn xem câu (c) có định hỏi X5 không.

### HOẠT ĐỘNG 5

Em cần tìm các logic chưa biết (X6, X7 và X8) trên bảng E.

Bước 1. Tháo bảng D và cắm bảng E.

Bước 2. Lặp lại Hoạt động 1, dùng S1, S2, S3 và S4.



(Có thể dùng bảng nếu cần.)

**Câu 4.**

(a) X6 là logic “AND” hay “OR”? (1 điểm)

(b) X7 là logic “AND” hay “OR”? (1 điểm)

(c) X8 là logic “AND” hay “OR”? (1 điểm)

### HOẠT ĐỘNG 6

Điền các ô trống trong Bảng 6 dựa vào tổ hợp gồm hai logic “OR” và một logic “AND” như hình dưới.



Bảng 6

| STT | S1 | S2 | S3 | S4 | L |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | OFF | ___ | ON | OFF | OFF |
| 2 | ON | OFF | ON | OFF | ___ |
| 3 | ON | ON | ___ | ON | OFF |

(3 điểm)

### HOẠT ĐỘNG 7

Điền các ô trống trong Bảng 7 dựa vào tổ hợp gồm một logic “OR” và hai logic “AND” như sơ đồ dưới.



Bảng 7

| STT | S1 | S2 | S3 | S4 | L |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | ___ | ___ | ___ | ___ | ON |
| 2 | ___ | ___ | ___ | ___ | ON |
| 3 | ___ | ___ | ___ | ___ | ON |

(6 điểm)

### HOẠT ĐỘNG 8

Bước 1. Tháo bảng E và cắm bảng Z đúng cách vào ổ cắm trên bảng mạch chính.

Bước 2. Bộ phát âm báo (Buzz) chỉ phát ra âm thanh với một tổ hợp duy nhất của S1, S2, S3 và S4. Em cần tìm tổ hợp đúng, rồi viết “ON” và “OFF” vào bảng dưới.

| S1 | S2 | S3 | S4 | Buzz |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| ___ | ___ | ___ | ___ | ON |

(2 điểm)

### Tìm hiểu với men dạng viên

**Lưu ý an toàn và nguồn do biên soạn, cần đọc trước thực hành:** Đề lịch sử này không nêu thành phần hóa học của vật liệu hữu cơ hay chất chỉ thị. Người lớn giám sát phải xác nhận vật liệu được cung cấp và cách dùng an toàn. Không nếm hỗn hợp hoặc hít bột. Tránh để chất chỉ thị chạm da, mắt; rửa tay sau khi làm. Người lớn cần xử lý nước nóng; kiểm tra nhiệt độ bằng nhiệt kế. Không bịt hoặc đóng kín hoàn toàn đường thoát khí: khí lên men phải đẩy được chất chỉ thị và thoát ra an toàn. Để thiết bị xa ngọn lửa. Lời nguồn nói chất chỉ thị lẫn vào hỗn hợp không ảnh hưởng không phải bảo đảm an toàn chung. Nguồn in khoảng 40⁰ Celsius (40 °C), không phải 400 °C. Danh sách vật liệu và bảng ghi A, B nhưng Phần A còn nhắc C; không có danh tính, vật liệu được cấp hay bảng cho C. Hỏi người hướng dẫn trước khi dùng thêm mẫu.

### Giới thiệu

Lên men là quá trình phân giải vật liệu hữu cơ như chất béo, carbohydrate và protein thành các chất đơn giản hơn. Nói chung, quá trình lên men do các vi sinh vật như nấm men, vi khuẩn hoặc nấm gây ra. Lên men cần vật liệu hữu cơ và nước để duy trì sự sống của vi sinh vật.

Nhiệt độ cũng là yếu tố quan trọng trong lên men. Ví dụ, nấm men không hoạt động có thể được hoạt hóa nhanh nếu điều kiện lên men ở khoảng 40⁰ Celsius.

Sự tạo khí khi lên men chịu ảnh hưởng của loại cơ chất được dùng. Trong phần lớn trường hợp, lên men không cần oxy nên có thể dùng điều kiện kín cho quá trình này.

### Hướng dẫn: vật liệu và dụng cụ

Em được cung cấp 4 hộp nhỏ, trong đó ba hộp có lỗ trên nắp. Một hộp chứa chất chỉ thị màu. Có thể đưa chất chỉ thị vào ống nhựa bằng cách chấm đầu ống vào chất chỉ thị. Em có thể quan sát hoạt động lên men qua sự chuyển động của chất chỉ thị. Nếu chất chỉ thị lẫn vào hỗn hợp thì cứ bỏ qua, sự lên men sẽ không bị ảnh hưởng! [Đây là khẳng định của nguồn, được giữ để trung thành với tài liệu; xem lưu ý an toàn phía trên.]

Có thể dùng bút đánh dấu và thước để tạo vạch trên ống nhựa. Các vạch dùng để đo tốc độ lên men. Tạo một số vạch trên ống (tham khảo các bảng được cho). Đồng hồ bấm giây được cung cấp để đo thời gian.

Dùng 10 ml nước ấm cho mỗi thí nghiệm bằng cách trộn nước nóng với nước sạch trong cốc nhựa có sẵn. Có nhiệt kế để đo nhiệt độ lên men. **Cẩn thận với nước nóng!**

Danh sách vật liệu và dụng cụ:

| Mục | Vật liệu và dụng cụ |
| --- | --- |
| 1 | Hộp nhỏ (3 chiếc) |
| 2 | Một hộp chứa chất chỉ thị màu |
| 3 | Cốc nhựa (2 chiếc) |
| 4 | Ống nhựa (3 ống, mỗi ống dài 1,5 mét) |
| 5 | Thìa (4 chiếc) |
| 6 | Băng dính |
| 7 | Bình giữ nhiệt đựng nước nóng |
| 8 | Một chai nước sạch |
| 9 | Nhiệt kế |
| 10 | Đồng hồ bấm giây |
| 11 | Ống đong nhựa dung tích 15 ml |
| 12 | Khăn bông |
| 13 | Vật liệu hữu cơ (hai gói: nhãn A và B) |
| 14 | Hai gói men dạng viên |
| 15 | Bút đánh dấu |
| 16 | Đất nặn |
| 17 | Giấy kẻ ô vẽ đồ thị |

Thước được nhắc trong hướng dẫn nhưng không có mục riêng trong danh sách. Kiểm tra xem có thước hay không.



Hình minh họa vật liệu do biên soạn, không phải phương án thiết bị đã hoàn thành hay kết quả thí nghiệm. A và B là nhãn mẫu được cấp theo nguồn.

### PHẦN A: Lắp thiết bị lên men và chứng minh thiết bị hoạt động

Thiết kế một hệ dụng cụ từ vật liệu và thiết bị sẵn có để thể hiện sự lên men. Vẽ hệ dụng cụ lên giấy và giải thích cách hoạt động. Nếu cần thêm chỗ vẽ hoặc giải thích, dùng trang trắng ở mặt sau đề thi.

Trả lời: ___ (5 điểm)

Tiến hành thí nghiệm theo thiết kế của em. Dùng vật liệu hữu cơ A, B và C để đo tốc độ lên men. Chờ từ 3 đến 5 phút trước khi đo sự lên men. Ghi kết quả vào các bảng.

Số vạch trên các ống nhựa: ___

Khoảng cách giữa hai vạch: ___

(Điểm ghi số liệu: 8 điểm)

**Vật liệu hữu cơ A**

| Vạch | Khoảng cách từ điểm đầu (cm) | Thời gian (phút) | Thời gian (giây) |
| --- | --- | --- | --- |
| 0 | 0 | 0′00″ | 0 |
| 1 | ___ | ___ | ___ |
| 2 | ___ | ___ | ___ |
| 3 | ___ | ___ | ___ |
| 4 | ___ | ___ | ___ |
| 5 | ___ | ___ | ___ |
| 6 | ___ | ___ | ___ |
| 7 | ___ | ___ | ___ |

**Vật liệu hữu cơ B**

| Vạch | Khoảng cách từ điểm đầu (cm) | Thời gian (phút) | Thời gian (giây) |
| --- | --- | --- | --- |
| 0 | 0 | 0′00″ | 0 |
| 1 | ___ | ___ | ___ |
| 2 | ___ | ___ | ___ |
| 3 | ___ | ___ | ___ |
| 4 | ___ | ___ | ___ |
| 5 | ___ | ___ | ___ |
| 6 | ___ | ___ | ___ |
| 7 | ___ | ___ | ___ |

Bảng B của nguồn không ghi tiêu đề cột; ở đây lặp lại tiêu đề của bảng A để dễ đọc. Nguồn không cung cấp bảng C. Các ô trống để ghi số đo thực tế, không phải kết quả mẫu.

### Câu hỏi

(a) Những vật liệu và điều kiện quan trọng nào cần cho lên men?

Vật liệu quan trọng: ___

Điều kiện: ___ (3 điểm)

(b) Trong thí nghiệm này, em trộn các vật liệu hữu cơ với nước ấm thế nào để không làm lẫn sang những hệ dụng cụ khác? Trả lời: ___ (1 điểm)

(c) Vì sao phải đợi từ 3 đến 5 phút trước khi đo tốc độ lên men? Trả lời: ___ (1 điểm)

### PHẦN B: Phân tích ảnh hưởng của các vật liệu hữu cơ khác nhau lên tốc độ lên men

(a) Vẽ đồ thị kết quả từng hệ dụng cụ (khoảng cách theo thời gian) trên cùng hệ trục bằng giấy kẻ ô milimét. (2 điểm)

(b) Dựa trên đồ thị, vật liệu hữu cơ nào tốt nhất cho phản ứng lên men này? Giải thích. (2 điểm)