Simple Science Experiments

Science doesn't only happen in laboratories full of expensive equipment and people in white coats. Many basic ideas in physics, chemistry and biology can be shown on a kitchen table with things you already have at home: vinegar, salt, milk, a glass bottle or a sewing needle.

La science ne se fait pas seulement dans des laboratoires remplis d'appareils coûteux et de gens en blouse blanche. Bien des idées de base en physique, en chimie et en biologie peuvent se montrer sur la table de la cuisine, avec ce qu'on a déjà à la maison : du vinaigre, du sel, du lait, une bouteille en verre ou une aiguille à coudre.

Experiments like these are fun, but they also teach something useful: the world follows rules that we can discover and understand. When a child watches baking soda fizz in vinegar and asks why, they are doing what scientists do: watching carefully and looking for an explanation. Here are some of the best experiments to try at home, with a short explanation of what is really going on in each one.

Ces expériences sont amusantes, mais elles apprennent aussi quelque chose d'utile : le monde obéit à des règles que nous pouvons découvrir et comprendre. Quand un enfant voit du bicarbonate pétiller dans du vinaigre et demande pourquoi, il fait exactement ce que font les scientifiques : il observe attentivement et cherche une explication. Voici quelques-unes des meilleures expériences à faire chez soi, chacune avec une courte explication de ce qui se passe vraiment.

Baking soda and vinegar is the classic piece of kitchen chemistry. Baking soda is sodium bicarbonate, a base, and vinegar contains acetic acid. When the two meet, they react and produce carbon dioxide gas, water and a salt called sodium acetate. The carbon dioxide is what makes the mixture fizz and bubble.

Le mélange de bicarbonate et de vinaigre est le grand classique de la chimie en cuisine. Le bicarbonate de soude est une base, et le vinaigre contient de l'acide acétique. Quand les deux se rencontrent, ils réagissent et produisent du dioxyde de carbone, de l'eau et un sel appelé acétate de sodium. C'est le dioxyde de carbone qui fait pétiller et bouillonner le mélange.

For a better show, put a pile of baking soda in a small cup or bottle, then add a few drops of food coloring and a squirt of dish soap to the vinegar before you pour it in. The soap traps the gas in bubbles, so you get a thick, colorful foam that pours over the sides like lava. The idea behind it, that acids and bases react with each other, is one of the basics of chemistry. Acids and bases are all around us: in lemon juice and soap, in cleaning products and in our own stomachs, where hydrochloric acid helps break down food.

Pour un effet plus spectaculaire, mettez un tas de bicarbonate dans un petit gobelet ou une bouteille, puis ajoutez au vinaigre quelques gouttes de colorant alimentaire et un trait de liquide vaisselle avant de le verser. Le savon emprisonne le gaz dans des bulles, ce qui donne une mousse épaisse et colorée qui déborde comme de la lave. L'idée qui se cache derrière, à savoir que les acides et les bases réagissent entre eux, fait partie des bases de la chimie. Les acides et les bases sont partout : dans le jus de citron et le savon, dans les produits ménagers et dans notre propre estomac, où l'acide chlorhydrique aide à décomposer les aliments.

Drop a few raisins into a glass of sparkling water or clear soda. At first they sink to the bottom. Then, one by one, they slowly rise to the top, sink again and keep going up and down for a long time. The raisins are showing you how density and buoyancy work.

Mettez quelques raisins secs dans un verre d'eau gazeuse ou de limonade transparente. D'abord, ils coulent au fond. Puis, l'un après l'autre, ils remontent lentement à la surface, redescendent et continuent ainsi de monter et de descendre pendant longtemps. Les raisins vous montrent comment fonctionnent la densité et la poussée d'Archimède.

A raisin sinks because it is denser than the liquid. On the bottom, though, bubbles of carbon dioxide stick to its wrinkled skin. Each bubble works like a tiny life jacket: the raisin and its bubbles take up more space without getting much heavier, so together they become less dense than the water and float up. At the surface many of the bubbles burst, the raisin is denser than the water again, and down it goes. This goes on until the drink goes flat. Many fish use a similar trick: they control their depth by adding gas to an organ called the swim bladder or letting gas out of it.

Un raisin sec coule parce qu'il est plus dense que le liquide. Mais au fond, des bulles de dioxyde de carbone se collent à sa peau ridée. Chaque bulle agit comme un minuscule gilet de sauvetage : le raisin et ses bulles occupent plus de place sans devenir beaucoup plus lourds, si bien qu'ensemble ils deviennent moins denses que l'eau et remontent. À la surface, beaucoup de bulles éclatent, le raisin redevient plus dense que l'eau et redescend. Le manège continue jusqu'à ce que la boisson soit éventée. Beaucoup de poissons utilisent une astuce semblable : ils règlent leur profondeur en remplissant de gaz un organe appelé vessie natatoire, ou en le vidant.

Growing crystals is one of the most rewarding experiments you can do at home, and all you need is salt or sugar, hot water and patience. The process is called crystallization, and it shows how neatly matter is organized at the smallest scale.

Faire pousser des cristaux est l'une des expériences les plus gratifiantes à faire chez soi, et il suffit de sel ou de sucre, d'eau chaude et de patience. Ce processus s'appelle la cristallisation, et il montre à quel point la matière est bien ordonnée à la plus petite échelle.

Stir salt into hot water until no more will dissolve. This is called a saturated solution. Pour it into a glass and hang a rough piece of string into it from a pencil laid across the top. Over the next few days the water slowly evaporates, and the liquid that is left can't hold all the salt. The extra salt comes out of the solution and settles on the string. Little by little, small crystals with flat faces and straight edges appear. Salt crystals are often shaped like tiny cubes, because inside them sodium and chloride ions are arranged in a cubic pattern that repeats millions of times. Nobody designs this shape; it comes from the chemistry itself.

Versez du sel dans de l'eau chaude en remuant, jusqu'à ce qu'il ne se dissolve plus. On obtient ce qu'on appelle une solution saturée. Versez-la dans un verre et suspendez-y un bout de ficelle rugueuse attaché à un crayon posé en travers du verre. Au cours des jours suivants, l'eau s'évapore lentement, et le liquide restant ne peut plus contenir tout le sel. Le sel en trop sort de la solution et se dépose sur la ficelle. Peu à peu apparaissent de petits cristaux aux faces planes et aux arêtes droites. Les cristaux de sel ont souvent la forme de minuscules cubes, car à l'intérieur, les ions sodium et chlorure sont disposés selon un motif cubique qui se répète des millions de fois. Personne ne dessine cette forme : elle vient de la chimie elle-même.

This classic experiment shows the force of the air around us. You need a glass bottle whose neck is a little narrower than a peeled hard-boiled egg, and a few thin strips of paper. With an adult's help, light the paper, drop it into the bottle and quickly set the egg on the opening. Soon after the flame goes out, the egg is squeezed through the neck and drops into the bottle, sometimes with a loud pop.

Cette expérience classique montre la force de l'air qui nous entoure. Il faut une bouteille en verre dont le goulot est un peu plus étroit qu'un œuf dur écalé, et quelques fines bandes de papier. Avec l'aide d'un adulte, allumez le papier, jetez-le dans la bouteille et posez vite l'œuf sur l'ouverture. Peu après l'extinction de la flamme, l'œuf est poussé à travers le goulot et tombe dans la bouteille, parfois avec un grand « pop ».

Here is what happens. The fire heats the air in the bottle, the air expands, and some of it escapes past the egg. When the flame goes out, the air that is left cools and its pressure drops. Now the air outside pushes harder than the air inside, and it forces the egg into the bottle. People often say that the fire uses up the oxygen, but that has only a small effect; the cooling of the air does most of the work. The same difference in pressure makes suction cups stick to tiles and lets you drink through a straw. We rarely notice air pressure, but at sea level it presses on every square centimeter of your body with the weight of about one kilogram.

Voici ce qui se passe. Le feu chauffe l'air de la bouteille, l'air se dilate et une partie s'échappe autour de l'œuf. Quand la flamme s'éteint, l'air qui reste se refroidit et sa pression baisse. L'air extérieur pousse alors plus fort que l'air intérieur et fait entrer l'œuf dans la bouteille. On dit souvent que le feu consomme l'oxygène, mais cela ne joue qu'un petit rôle ; c'est surtout le refroidissement de l'air qui fait le travail. La même différence de pression permet aux ventouses de tenir sur le carrelage et nous permet de boire avec une paille. Nous remarquons rarement la pression de l'air, mais au niveau de la mer, elle appuie sur chaque centimètre carré de notre corps avec le poids d'environ un kilogramme.

You can make a working compass with a steel sewing needle, a small magnet, a bowl of water and a leaf or a thin slice of cork. Stroke the needle with one end of the magnet about 30 times, always in the same direction. This lines up tiny magnetic regions inside the steel and turns the needle into a weak magnet for a while. Lay the needle on the leaf and float it on still water. It will slowly turn until it points north and south, in line with Earth's magnetic field.

On peut fabriquer une boussole qui fonctionne avec une aiguille à coudre en acier, un petit aimant, un bol d'eau et une feuille d'arbre ou une fine rondelle de liège. Frottez l'aiguille avec une extrémité de l'aimant une trentaine de fois, toujours dans le même sens. Cela aligne de minuscules zones magnétiques dans l'acier et transforme l'aiguille en un aimant faible pendant un certain temps. Posez l'aiguille sur la feuille et faites-la flotter sur une eau calme. Elle tournera lentement jusqu'à indiquer le nord et le sud, alignée sur le champ magnétique terrestre.

The compass is one of the great inventions in the history of navigation. In 1088 the Chinese scholar Shen Kuo described a magnetized needle that pointed north and south, and a few decades later Chinese sailors were using compasses at sea. By the end of the 12th century they had reached Europe too. For centuries nobody knew why they worked. Only in 1600 did the English scientist William Gilbert suggest that Earth itself behaves like a giant magnet. Earth's magnetic field does more than guide compass needles: it also turns aside most of the solar wind, a stream of charged particles from the Sun, and so helps protect our atmosphere.

La boussole est l'une des grandes inventions de l'histoire de la navigation. En 1088, le savant chinois Shen Kuo décrivit une aiguille aimantée qui indiquait le nord et le sud, et quelques décennies plus tard, les marins chinois utilisaient la boussole en mer. À la fin du XIIe siècle, elle était aussi arrivée en Europe. Pendant des siècles, personne ne sut pourquoi elle fonctionnait. Ce n'est qu'en 1600 que le savant anglais William Gilbert avança l'idée que la Terre elle-même se comporte comme un aimant géant. Le champ magnétique terrestre ne se contente pas de guider les aiguilles des boussoles : il dévie aussi la plus grande partie du vent solaire, un flux de particules chargées venant du Soleil, et contribue ainsi à protéger notre atmosphère.

Pour some whole milk into a shallow plate and add drops of different food coloring near the middle. Now dip a cotton swab in dish soap and touch it to the center of the milk. The colors suddenly rush outward and swirl around the plate in bright, changing patterns. Few experiments you can do at home look this impressive.

Versez un peu de lait entier dans une assiette creuse et ajoutez des gouttes de colorants alimentaires de différentes couleurs près du centre. Trempez ensuite un coton-tige dans du liquide vaisselle et touchez le centre du lait. Les couleurs filent soudain vers l'extérieur et tourbillonnent dans l'assiette en formant des motifs vifs et changeants. Peu d'expériences faites à la maison sont aussi impressionnantes.

The explanation has to do with surface tension and fat. Water molecules at the surface of the milk pull on each other, so the surface acts a bit like a thin, stretched skin. Soap weakens this pull where it touches the milk. The rest of the surface, which still pulls strongly, drags the liquid away toward the edges and carries the colors with it. At the same time, soap molecules attach to tiny drops of fat and protein in the milk and keep the liquid moving for a while. The food coloring simply makes this movement visible. Soap cleans greasy plates in a similar way: one end of a soap molecule is attracted to water and the other end to fat, so soap surrounds bits of grease and lets the water wash them away.

L'explication tient à la tension superficielle et à la matière grasse. À la surface du lait, les molécules d'eau s'attirent les unes les autres, si bien que la surface se comporte un peu comme une peau fine et tendue. Le savon affaiblit cette attraction là où il touche le lait. Le reste de la surface, qui tire encore fort, entraîne le liquide vers les bords et emporte les couleurs avec lui. En même temps, les molécules de savon s'accrochent aux minuscules gouttelettes de graisse et de protéines du lait et maintiennent le liquide en mouvement pendant un moment. Le colorant ne fait que rendre ce mouvement visible. Le savon nettoie les assiettes grasses de façon semblable : une extrémité de la molécule de savon est attirée par l'eau, l'autre par la graisse, si bien que le savon entoure les particules de graisse et permet à l'eau de les emporter.

Invisible ink isn't only a children's game. Spies used it for centuries, including during the American Revolution and both World Wars. The simplest version uses lemon juice. Dip a cotton swab in lemon juice and write a message on white paper. Let it dry completely, and the writing disappears. To read it, ask an adult to run a hot iron over the paper, and the letters slowly appear in brown.

L'encre invisible n'est pas qu'un jeu d'enfant. Les espions s'en sont servis pendant des siècles, notamment pendant la guerre d'indépendance américaine et les deux guerres mondiales. La version la plus simple utilise du jus de citron. Trempez un coton-tige dans du jus de citron et écrivez un message sur une feuille blanche. Laissez sécher complètement : l'écriture disparaît. Pour la lire, demandez à un adulte de passer un fer à repasser chaud sur la feuille, et les lettres apparaissent lentement en brun.

The chemistry is simple. Lemon juice contains sugars, citric acid and other substances. When they are heated, they break down and start to burn at a lower temperature than paper does, so the writing turns brown while the paper around it stays white. Part of this change is oxidation, a reaction with the oxygen in the air. Oxidation is one of the most common chemical reactions around us: it helps turn a cut apple brown and old paper yellow, and it is also what makes iron rust.

La chimie est simple. Le jus de citron contient des sucres, de l'acide citrique et d'autres substances. Quand on les chauffe, elles se décomposent et commencent à brûler à une température plus basse que le papier. L'écriture brunit donc alors que le papier autour reste blanc. Une partie de ce changement est une oxydation, une réaction avec l'oxygène de l'air. L'oxydation est l'une des réactions chimiques les plus courantes autour de nous : elle contribue à faire brunir une pomme coupée et jaunir le vieux papier, et c'est elle aussi qui fait rouiller le fer.

Many famous scientists started out with very simple equipment. Michael Faraday grew up poor in London and had little schooling. At 14 he became an apprentice to a bookbinder, read the science books that passed through the shop and tried out their experiments with homemade equipment. Later, working at the Royal Institution, he discovered electromagnetic induction in 1831. This is the principle behind the generators that produce most of our electricity today.

Beaucoup de grands scientifiques ont commencé avec un matériel très simple. Michael Faraday a grandi dans la pauvreté à Londres et n'a guère été à l'école. À 14 ans, il devint apprenti chez un relieur, lut les livres de science qui passaient par l'atelier et refit leurs expériences avec du matériel bricolé. Plus tard, alors qu'il travaillait à la Royal Institution, il découvrit l'induction électromagnétique en 1831. C'est sur ce principe que reposent les générateurs qui produisent aujourd'hui l'essentiel de notre électricité.

Doing science is less about equipment than about a way of thinking: asking questions, planning tests, predicting what will happen and changing your ideas when the evidence says so. These skills can be learned at any age and on any budget. An experiment that doesn't go as expected isn't a failure if it leads to a new question. Some important discoveries began as surprises: Alexander Fleming found penicillin in 1928 when mold grew on one of his dishes of bacteria, Wilhelm Röntgen discovered X-rays in 1895, and Percy Spencer came up with the microwave oven after a chocolate bar melted in his pocket while he stood next to radar equipment.

Faire de la science, c'est moins une question de matériel qu'une façon de penser : poser des questions, prévoir des tests, prédire ce qui va se passer et changer d'avis quand les faits l'exigent. Ces compétences s'apprennent à tout âge et avec n'importe quel budget. Une expérience qui ne se passe pas comme prévu n'est pas un échec si elle mène à une nouvelle question. Certaines grandes découvertes ont commencé par une surprise : Alexander Fleming découvrit la pénicilline en 1928 quand une moisissure poussa dans l'une de ses boîtes de bactéries, Wilhelm Röntgen découvrit les rayons X en 1895, et Percy Spencer eut l'idée du four à micro-ondes après qu'une barre de chocolat eut fondu dans sa poche alors qu'il se tenait près d'un appareil radar.

Science is everywhere at home: in the bubbles in a glass of soda, the frost on a winter window, the colors of a sunset and the way soap removes grease. All of these everyday things can be explained, and many of them can be tested with simple experiments. In some ways a home is a good laboratory, because the questions come from real life.

La science est partout dans la maison : dans les bulles d'un verre de soda, dans le givre sur une vitre en hiver, dans les couleurs d'un coucher de soleil et dans la façon dont le savon enlève la graisse. Tous ces phénomènes de tous les jours peuvent s'expliquer, et beaucoup peuvent être testés par de simples expériences. D'une certaine façon, la maison est un bon laboratoire, parce que les questions viennent de la vraie vie.

So when something in the kitchen, garden or bathroom surprises you, don't simply move on. Stop, look closely and try to work out what is behind it: a force, a chemical reaction or something alive. Noticing something odd and asking why is exactly how scientists begin.

Alors, quand quelque chose vous surprend dans la cuisine, le jardin ou la salle de bains, ne passez pas simplement votre chemin. Arrêtez-vous, regardez de près et essayez de comprendre ce qui se cache derrière : une force, une réaction chimique ou un être vivant. Remarquer quelque chose d'étrange et se demander pourquoi, c'est exactement ainsi que commencent les scientifiques.