Questões BNCC EM13CNT305

Na catraca de um centro cultural, um sistema de “detecção de presença” usa um LED infravermelho (850 nm) e um fotodiodo para liberar a entrada quando há reflexão suficiente do feixe na face do visitante. Após reclamações, observou-se que pessoas de pele mais escura eram mais vezes direcionadas a revista adicional. O gestor alegou que “a Física explica: como refletem menos luz, é normal serem mais suspeitas”.

No manual técnico, a potência óptica recebida é estimada por P_r = P0*R*A/(4*pi*d^2), em que P0 é a potência emitida, R é a refletância efetiva, A=2,0 cm^2 é a área de coleta e d=1,5 m é a distância. Para 850 nm, usa-se R=0,60 (clara) e R=0,20 (escura). O software gera alarme se P_r<60 nW. Por auditoria, o limiar e a geometria (A e d) não podem ser alterados; apenas P0 pode ser ajustada.

Considere o modelo do texto e avalie a justificativa do gestor. Que ajuste em P0 reduz o acionamento desigual do alarme sem criar um procedimento diferenciado por aparência, mantendo P_r>=60 nW também para R=0,20?

Por que um mesmo sensor pode tratar pessoas de modo diferente? Em um posto de triagem, um oxímetro de dedo (luz vermelha de 660 nm e infravermelha de 940 nm) é usado para decidir, em poucos minutos, quem recebe oxigênio. O protocolo local indica atendimento prioritário quando a saturação medida (SpO2) fica abaixo de 90%.

Uma auditoria técnica (dados ilustrativos) comparou a leitura do oxímetro com um método laboratorial e encontrou um erro sistemático: para pacientes com maior pigmentação da pele, o aparelho tende a indicar valores cerca de 3 pontos percentuais acima do real quando a leitura está entre 88% e 94%. Após o relatório, um gestor sugeriu “relaxar” o atendimento desse grupo, alegando que a diferença seria “natural” e não um problema de medição.

A partir do texto-base, proponha um procedimento de triagem que use a noção de erro de medida para evitar privação de atendimento por vieses do sensor.

— Por que algumas pessoas vão para uma fila “manual” quando tentam tirar a foto no totem de cadastro? — perguntou uma usuária ao ver a divisão na entrada de um serviço público.

O atendente respondeu que “é física”: o sistema de reconhecimento facial precisaria de uma energia luminosa refletida mínima por unidade de área, Emin = 0,30 J/m^2, para funcionar. O totem ilumina o rosto com irradiância I = 120 W/m^2 e usa tempo de exposição fixo t = 1/80 s para evitar borrões. Segundo o manual, a energia refletida por área pode ser estimada por Eref = R I t, em que R é a refletância (adimensional). Para a população atendida, o próprio fornecedor admite variação típica de R entre 0,15 e 0,30.

A justificativa apresentada passou a ser usada para direcionar parte do público a um procedimento mais demorado, com perda de prioridade no atendimento.

Com base nas informações, conclua o menor valor de irradiância I que, mantendo t = 1/80 s, tornaria desnecessária a fila separada mesmo para R = 0,15, ao atingir Emin.

Na portaria de um conjunto habitacional, uma cancela passou a liberar a entrada apenas após um “leitor de presença” iluminar o rosto da pessoa com um LED infravermelho. Um funcionário afirmou que moradores de pele mais escura “não podem entrar pelo sistema, porque a Física diz que eles absorvem mais luz”, e passou a exigir que esse grupo espere por revista manual.

O manual do equipamento informa que o sensor confirma a presença quando a energia luminosa refletida que chega ao detector atinge Emin = 2,0 microJ. Em cada tentativa, o LED emite potência óptica P = 0,80 mW durante um pulso de duração t = 10 ms. Para a geometria fixa do aparelho, a energia refletida que chega ao detector pode ser estimada por E = R*P*t, em que R é a refletância do rosto: R = 0,35 em uma pessoa e R = 0,12 em outra.

Analise os dados do texto e identifique o ajuste que permite ao leitor atingir Emin também para R = 0,12, sem aumentar P, evitando a exigência de revista manual para um grupo.

— O oxímetro não mente. Se a potência no infravermelho for menor que 0,20 mW, a pessoa tem “menos oxigênio no sangue” e deve aguardar do lado de fora — afirmou o responsável pela triagem de uma empresa, após perceber que candidatos de pele mais escura eram barrados com maior frequência.

Uma técnica contestou: o aparelho usado no dedo emite luz em 660 nm (vermelho) e 940 nm (infravermelho) e um fotodiodo mede as potências recebidas. O manual descreve que a luz sofre atenuação no tecido, aproximada por I = I0 e^(-kL), e que a estimativa é baseada na comparação entre as duas cores, não em um valor isolado.

Naquele dia, o visor registrou: Candidato 1: I660 = 0,11 mW e I940 = 0,22 mW; Candidato 2: I660 = 0,09 mW e I940 = 0,18 mW.

Com base nos dados do texto, identifique a avaliação física que melhor contesta o uso do limite I940 < 0,20 mW para barrar candidatos.

— Se passar de 37,5°C, não entra. E, para pessoas de pele mais escura, o limite vai ser 37,0°C, porque “emitem mais calor”, justificou um segurança na fila de atendimento de um órgão público.

O aparelho usado é um termômetro infravermelho de testa. No manual, consta que ele estima a temperatura a partir da radiação térmica recebida, usando a relação P/A = e*sigma*T^4 (sigma = 5,7 x 10^-8 W/m^2 K^4) e emissividade ajustada em e = 0,98, recomendando medir a 3 cm a 5 cm da pele. Para acelerar a fila, a medição passou a ser feita a cerca de 1 m, com a pessoa posicionada diante de uma parede interna a 25°C, enquanto a temperatura do ambiente era de 32°C.

Analise a justificativa do segurança e identifique a avaliação física que melhor contesta o uso dessa medição para impor limites distintos de acesso ao atendimento.

— Moço, a porta travou de novo. Eu tenho tremor essencial e não consigo sacar meu benefício — disse uma cliente ao segurança.

Em teste piloto, uma agência bancária instalou uma “trava antiarrombamento” no puxador: um acelerômetro mede a aceleração do movimento da mão por 2 s e bloqueia a entrada quando a aceleração de pico supera 6,0 m/s^2. No manual interno, a justificativa é que “aceleração alta indica tentativa de chacoalhar a porta para romper o mecanismo”.

No mesmo documento, consta que tremores involuntários podem ter amplitude de 2 mm e frequência de 9 Hz, enquanto um chacoalhar intencional observado em simulação de arrombamento foi descrito como amplitude de 1 cm e frequência de 4 Hz. A gerência afirma que o critério é “objetivo e físico”, portanto não discriminatório.

Com base no texto, identifique a redação técnica que melhor contesta o uso desse critério e propõe um ajuste que evite privação de acesso, usando uma comparação física entre os dois tipos de movimento.

— Se o visor marcou 38,0 °C, a pessoa está com febre e não entra — disse o segurança, ao separar visitantes em duas filas na entrada de um centro comunitário.

O aparelho usado é um termômetro infravermelho. No manual (valores ilustrativos), consta que ele estima a temperatura T a partir da potência por área recebida, pela relação P/A = e*sigma*T^4, com sigma = 5,7 x 10^-8 W/m^2 K^4, assumindo emissividade fixa e = 0,95. Um técnico lembrou que a emissividade da pele varia (aprox. 0,96 a 0,99) e pode diminuir com certos cosméticos, aumentando a fração de radiação refletida do ambiente. No local, a medição ocorre a 1 m de uma parede de metal aquecida pelo sol, a cerca de 45 °C. Em um teste, duas pessoas com termômetro de contato indicaram 37,0 °C, mas o infravermelho marcou 38,0 °C em uma delas.

Analise a situação e identifique a interpretação física que melhor contesta o uso dessa medição para separar pessoas e restringir o acesso ao serviço.