故宮屋頂?shù)膸缀蚊孛?

今天老媽宣布，下周要帶我去我心儀已久的故宮參觀。出發(fā)前，我必須把研學(xué)功課做起來。我翻出多年前爸爸送我的故宮的立體模型，發(fā)現(xiàn)所有宮殿的屋頂都像折紙藝術(shù)品一樣棱角分明。這些屋頂里藏著什么數(shù)學(xué)密碼呢？我決定當(dāng)一回“建筑小偵探”，用幾何學(xué)來破解它們的秘密。

屋頂?shù)膸缀巫冃涡g(shù)

對照《古建筑圖解》后我發(fā)現(xiàn)，太和殿的“底殿頂”由一條正脊、4條垂脊和四個(gè)坡面組成。坡面前后是梯形，左右是三角形，就像把數(shù)學(xué)課本里的圖形立體化了。

交泰殿的“攢尖頂”看著就像是由一個(gè)頂點(diǎn)、四條邊組成的四面錐體。

保和殿的“歇山頂”更神奇，上半截是三角形，下半截像梯形和矩形的組合體，仿佛搭積木般層層嵌套。

為什么是這些形狀？

屋檐的 黃金角度\"

我把礦泉水瓶戳洞模擬下雨，發(fā)現(xiàn)屋頂斜坡藏著三條秘密水道：正脊是“高速公路”，垂脊像“分流轉(zhuǎn)盤”，檐口的瓦當(dāng)竟然是“減速帶”。最絕的是測量角度一55度斜坡能讓雨水像坐滑梯一樣快速流下。這個(gè)角度剛好比北京最大暴雨時(shí)的雨滴下落角（約60度）小，既防水又防風(fēng)。

屋脊的 “三角密碼

蹲下來平視屋脊，突然發(fā)現(xiàn)那些翹起的檐角藏著疊羅漢的三角形。用樂高積木搭了個(gè)迷你版，發(fā)現(xiàn)每個(gè)轉(zhuǎn)角都由三個(gè)不同大小的三角脊瓦咬合，像恐龍背甲上的鎧甲片。最酷的是，這些三角陣能讓冰雹“疇溜”地滑落，連冬天最兇的雪婆婆都坐不穩(wěn)屋頂。

飛檐的 拋物線

太和殿的屋檐像仙鶴展開的翅膀，我用棉線沿著檐角懸垂，線頭竟然在空中劃出數(shù)學(xué)老師講過的拋物線！原來這不是裝飾，而是明朝工匠設(shè)計(jì)的“防風(fēng)盾牌”。當(dāng)北風(fēng)呼嘯著沖過來時(shí)，這個(gè)優(yōu)雅的弧度會(huì)把氣流溫柔地托向天空，就像我用吸管吹動(dòng)紙青蛙跳遠(yuǎn)那般神奇。

原來每片瓦都是會(huì)說話的數(shù)學(xué)符號，它們在屋頂上排列成詩，連風(fēng)霜雨雪都要按幾何法則跳舞！