— Esse sensor no teto da estação parece um “laser”, isso não faz mal aos olhos? — perguntou uma passageira…

Questão

— Esse sensor no teto da estação parece um “laser”, isso não faz mal aos olhos? — perguntou uma passageira durante uma audiência pública sobre a instalação de um sistema de contagem de pessoas para gestão de lotação. O fabricante informou: potência óptica quando ligado P = 50 mW, comprimento de onda 905 nm (infravermelho) e divergência total do feixe 2 mrad. O aparelho fica a cerca de d = 5,0 m dos olhos e varre 200 direções por ciclo, repetindo 20 ciclos por segundo. Para avaliação de segurança, a norma citada no debate recomenda comparar a irradiância média em 1 s com o limite de 10 W/m^2. Considere que, para pequenos ângulos, tan(alfa) ~ alfa (em rad). Analise os dados do texto e identifique o argumento físico mais consistente para embasar a decisão pública sobre o risco ocular, comparando a irradiância média com o limite informado.

1. A) Defender a suspensão, pois a irradiância do feixe a 5 m supera 10 W/m^2, independentemente da varredura.
2. B) Defender a liberação, pois a irradiância média em 1 s fica em torno de 3 W/m^2, menor que 10 W/m^2, devido ao baixo tempo de incidência.
3. C) Defender a liberação, pois por ser infravermelho a 905 nm não produz aquecimento e, portanto, não há risco ocular.
4. D) Defender a suspensão, pois a irradiância diminui com 1/d e, a 5 m, permanece próxima do limite de 10 W/m^2.
5. E) Defender a suspensão, pois potência em mW não permite comparar com W/m^2 sem conhecer a energia de cada fóton do laser.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. Calcule o diâmetro do feixe a 5,0 m. Com divergência total de 2 mrad, o diâmetro é aproximadamente 5,0 x 0,002 = 0,010 m (1 cm), logo o raio é 0,005 m. Passo 2: Calcule a área iluminada: pi x (0,005)^2 = 7,85 x 10^-5 m^2. Passo 3: Calcule a irradiância instantânea quando o feixe atinge o olho: I = P/A = 0,050 W / 7,85 x 10^-5 m^2 ≈ 637 W/m^2. Esse valor já supera 10 W/m^2, mas a norma compara a média em 1 s, não o valor instantâneo. Passo 4: Considere a varredura. São 200 direções por ciclo e 20 ciclos por segundo, ou seja, 4000 direções por segundo. O olho recebe o feixe uma vez por ciclo, 20 vezes por segundo, cada vez por cerca de 1/4000 s. A fração de tempo em que o feixe incide no olho é 20 x (1/4000) = 1/200 = 0,005. Passo 5: Calcule a média em 1 s: 637 W/m^2 x 0,005 ≈ 3,2 W/m^2, que é menor que 10 W/m^2. Esse é o argumento físico consistente, e por isso a letra B está correta, em concordância com o gabarito. Passo 6: Por que as outras estão erradas. A: ignora a varredura e compara o valor instantâneo, enquanto a norma pede a média em 1 s. C: o infravermelho não é inofensivo, pois a radiação de 905 nm atravessa a córnea e o cristalino e pode aquecer a retina, então a ausência de luz visível não garante segurança. D: a irradiância de um feixe colimado não cai com 1/d de forma que deixe 637 W/m^2 perto de 10 W/m^2 a 5 m, e a afirmação também ignora a varredura. E: irradiância é potência por área (W/m^2) e não exige a energia de cada fóton para ser comparada com o limite.

💡 Dica: Calcule a irradiância média considerando a potência, distância e tempo de varredura.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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