Simulado FUVEST 2027 (2ª edição) — questão 58 de Física
Enunciado em texto
O LiDAR (Light Detection and Ranging) é uma tecnologia de sensoriamento remoto que utiliza pulsos de laser infravermelho para medir distâncias e movimentos em tempo real. O sistema calcula o “tempo de voo” do laser, que é o intervalo entre a emissão do pulso e o seu retorno ao sensor após atingir um objeto. Ao processar bilhões dessas medições, o LiDAR gera uma nuvem de pontos, permitindo a criação de mapas 3D dinâmicos essenciais para a navegação de veículos autônomos e o monitoramento de desastres naturais.
Considere um sistema LiDAR de alta precisão operando em um veículo autônomo. Qual das seguintes afirmações descreve corretamente um aspecto físico ou uma limitação operacional dessa tecnologia?
(A) A precisão do LiDAR é superior à de radares convencionais porque a onda de luz infravermelha viaja no ar a uma velocidade dez vezes maior que a das microondas do radar, permitindo que o sensor receba os dados antes mesmo de o objeto se mover.
(B) O sistema é imune a condições climáticas como neblina ou chuva densa, pois o laser infravermelho atravessa as moléculas de água sem sofrer qualquer tipo de dispersão ou interferência física.
(C) O LiDAR apresenta dificuldades críticas em detectar superfícies perfeitamente espelhadas ou de vidro transparente, pois o feixe de laser pode ser desviado para longe do receptor ou atravessar o material sem sofrer a reflexão necessária para o cálculo do tempo de voo.
(D) A “nuvem de pontos” gerada pelo sensor é, na verdade, um mapa de calor que utiliza a temperatura dos objetos para deduzir a que distância eles estão, independentemente do tempo que a luz leva para retornar.
(E) O sensor LiDAR funciona emitindo ondas sonoras de alta frequência que, ao atingirem objetos estáticos, mudam de cor devido ao efeito Doppler, permitindo que o computador calcule a posição exata do objeto.
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.
Resolução comentada
O que a questão pede: qual afirmação descreve corretamente a física — ou uma limitação real — do LiDAR.
Como o LiDAR funciona: ele dispara um pulso de laser, espera o pulso voltar e mede o tempo. Com (o 2 é porque a luz vai e volta), sai a distância.
Repare que o método inteiro depende de uma coisa: o pulso precisa voltar para o sensor.
(C) está certa. Numa superfície perfeitamente espelhada, a reflexão é especular: o feixe sai todo num ângulo só e, se essa direção não apontar de volta para o receptor, o sensor não recebe nada. No vidro transparente é pior — boa parte da luz simplesmente atravessa. Nos dois casos falta eco, e o sistema “não vê” o obstáculo. É um problema conhecido e real em carros autônomos.
Por que as outras estão erradas:
(A) luz infravermelha e micro-ondas são ambas ondas eletromagnéticas: viajam com a mesma velocidade . A vantagem do LiDAR é o comprimento de onda muito menor, que dá mais resolução — não velocidade maior. E receber dados “antes de o objeto se mover” violaria a causalidade.
(B) é o contrário do que acontece. Gotículas de neblina e chuva têm tamanho comparável ao comprimento de onda do infravermelho e espalham o feixe — essa é justamente a maior fraqueza do LiDAR frente ao radar.
(D) confunde LiDAR com câmera térmica. O LiDAR mede tempo, não temperatura.
(E) troca luz por som (isso seria sonar) e ainda inventa que o som “muda de cor”. O efeito Doppler muda a frequência, e objetos estáticos nem produzem desvio Doppler.
Resposta: alternativa C.
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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