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.

A ciência não acontece apenas em laboratórios cheios de aparelhos caros e de pessoas de bata branca. Muitas ideias básicas da física, da química e da biologia podem ser demonstradas na mesa da cozinha com coisas que já temos em casa: vinagre, sal, leite, uma garrafa de vidro ou uma agulha de costura.

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.

Experiências como estas são divertidas, mas também ensinam algo útil: o mundo segue regras que podemos descobrir e compreender. Quando uma criança vê o bicarbonato a efervescer no vinagre e pergunta porquê, está a fazer o mesmo que os cientistas: observar com atenção e procurar uma explicação. Eis algumas das melhores experiências para fazer em casa, cada uma com uma breve explicação do que realmente se passa.

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.

Bicarbonato com vinagre é o clássico da química de cozinha. O bicarbonato de sódio é uma base, e o vinagre contém ácido acético. Quando os dois se juntam, reagem e produzem dióxido de carbono, água e um sal chamado acetato de sódio. É o dióxido de carbono que faz a mistura efervescer e borbulhar.

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.

Para um efeito mais vistoso, ponha um montinho de bicarbonato num copo pequeno ou numa garrafa e, antes de deitar o vinagre, junte-lhe umas gotas de corante alimentar e um pouco de detergente da loiça. O detergente prende o gás em bolhas, formando uma espuma espessa e colorida que transborda como lava. A ideia por trás disto, a de que os ácidos e as bases reagem entre si, é uma das bases da química. Os ácidos e as bases estão em todo o lado: no sumo de limão e no sabão, nos produtos de limpeza e no nosso próprio estômago, onde o ácido clorídrico ajuda a decompor os alimentos.

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.

Deite algumas passas num copo de água com gás ou de refrigerante transparente. Primeiro vão ao fundo. Depois, uma a uma, sobem devagar até à superfície, voltam a afundar e continuam a subir e a descer durante muito tempo. As passas mostram como funcionam a densidade e a flutuação.

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.

Uma passa afunda porque é mais densa do que o líquido. No fundo, porém, agarram-se à sua pele enrugada bolhas de dióxido de carbono. Cada bolha funciona como um minúsculo colete salva-vidas: a passa e as suas bolhas ocupam mais espaço sem ficarem muito mais pesadas, por isso, juntas, ficam menos densas do que a água e sobem. À superfície, muitas bolhas rebentam, a passa volta a ser mais densa do que a água e desce outra vez. Isto continua até a bebida perder o gás. Muitos peixes usam um truque parecido: controlam a profundidade enchendo de gás um órgão chamado bexiga natatória, ou esvaziando-o.

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.

Fazer crescer cristais é uma das experiências caseiras mais compensadoras, e só são precisos sal ou açúcar, água quente e paciência. O processo chama-se cristalização e mostra como a matéria está bem organizada à escala mais pequena.

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.

Mexa sal em água quente até não se dissolver mais. Isto chama-se uma solução saturada. Deite-a num copo e pendure lá dentro um pedaço de cordel áspero, preso a um lápis pousado sobre a boca do copo. Nos dias seguintes, a água evapora-se lentamente e o líquido que resta já não consegue reter todo o sal. O sal a mais sai da solução e deposita-se no cordel. Pouco a pouco aparecem pequenos cristais de faces planas e arestas direitas. Os cristais de sal têm muitas vezes a forma de cubinhos, porque no seu interior os iões de sódio e de cloreto estão dispostos num padrão cúbico que se repete milhões de vezes. Ninguém desenha esta forma; ela resulta da própria química.

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.

Esta experiência clássica mostra a força do ar que nos rodeia. É preciso uma garrafa de vidro com o gargalo um pouco mais estreito do que um ovo cozido descascado e algumas tiras finas de papel. Com a ajuda de um adulto, acenda o papel, deixe-o cair na garrafa e pouse logo o ovo sobre a abertura. Pouco depois de a chama se apagar, o ovo é empurrado pelo gargalo e cai dentro da garrafa, por vezes com um estalo forte.

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.

Eis o que acontece. O fogo aquece o ar da garrafa, o ar expande-se e parte dele escapa por entre o ovo e o vidro. Quando a chama se apaga, o ar que resta arrefece e a sua pressão desce. Agora o ar de fora empurra com mais força do que o ar de dentro e mete o ovo na garrafa. Diz-se muitas vezes que o fogo gasta o oxigénio, mas isso tem pouco efeito; a maior parte do trabalho é feita pelo arrefecimento do ar. A mesma diferença de pressão faz com que as ventosas fiquem presas aos azulejos e nos permite beber por uma palhinha. Raramente damos pela pressão do ar, mas ao nível do mar ela pressiona cada centímetro quadrado do nosso corpo com o peso de cerca de um quilograma.

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.

Pode fazer uma bússola que funciona com uma agulha de costura de aço, um íman pequeno, uma taça com água e uma folha de árvore ou uma rodela fina de cortiça. Esfregue a agulha com uma ponta do íman umas 30 vezes, sempre no mesmo sentido. Isto alinha pequeníssimas zonas magnéticas dentro do aço e transforma a agulha, durante algum tempo, num íman fraco. Pouse a agulha na folha e deixe-a flutuar em água parada. A agulha vai rodar devagar até apontar para norte e sul, alinhada com o campo magnético da Terra.

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.

A bússola é uma das grandes invenções da história da navegação. Em 1088, o sábio chinês Shen Kuo descreveu uma agulha magnetizada que apontava para norte e sul, e poucas décadas depois os marinheiros chineses já usavam bússolas no mar. No final do século XII, tinham chegado também à Europa. Durante séculos, ninguém soube porque funcionavam. Só em 1600 o cientista inglês William Gilbert sugeriu que a própria Terra se comporta como um íman gigante. O campo magnético terrestre não se limita a orientar as agulhas das bússolas: também desvia a maior parte do vento solar, um fluxo de partículas com carga elétrica vindo do Sol, e assim ajuda a proteger a nossa atmosfera.

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.

Deite um pouco de leite gordo num prato raso e junte gotas de corantes alimentares de várias cores perto do centro. Agora molhe um cotonete em detergente da loiça e toque com ele no centro do leite. De repente, as cores disparam para fora e rodopiam pelo prato em padrões vivos que estão sempre a mudar. Poucas experiências caseiras são tão impressionantes.

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.

A explicação tem a ver com a tensão superficial e com a gordura. As moléculas de água à superfície do leite atraem-se umas às outras, por isso a superfície comporta-se um pouco como uma pele fina e esticada. O detergente enfraquece essa atração no sítio onde toca no leite. O resto da superfície, que continua a puxar com força, arrasta o líquido para as bordas e leva as cores consigo. Ao mesmo tempo, as moléculas de detergente prendem-se a minúsculas gotas de gordura e de proteína do leite e mantêm o líquido em movimento durante algum tempo. O corante só torna esse movimento visível. O detergente limpa os pratos gordurosos de forma semelhante: uma ponta da molécula de detergente é atraída pela água e a outra pela gordura, por isso o detergente envolve os restos de gordura e deixa a água levá-los.

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.

A tinta invisível não é só uma brincadeira de crianças. Os espiões usaram-na durante séculos, inclusive na Guerra da Independência dos Estados Unidos e nas duas guerras mundiais. A versão mais simples usa sumo de limão. Molhe um cotonete em sumo de limão e escreva uma mensagem em papel branco. Deixe secar completamente e a escrita desaparece. Para a ler, peça a um adulto que passe um ferro de engomar quente sobre o papel, e as letras vão aparecendo, castanhas.

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.

A química é simples. O sumo de limão contém açúcares, ácido cítrico e outras substâncias. Quando são aquecidas, decompõem-se e começam a queimar a uma temperatura mais baixa do que o papel, por isso a escrita fica castanha enquanto o papel à volta continua branco. Parte desta mudança é uma oxidação, uma reação com o oxigénio do ar. A oxidação é uma das reações químicas mais comuns à nossa volta: contribui para que uma maçã cortada fique castanha e o papel velho amareleça, e é também o que faz o ferro enferrujar.

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.

Muitos cientistas famosos começaram com material muito simples. Michael Faraday cresceu pobre em Londres e pouco andou na escola. Aos 14 anos tornou-se aprendiz de um encadernador, leu os livros de ciência que passavam pela oficina e repetiu as experiências neles descritas com aparelhos feitos por ele. Mais tarde, a trabalhar na Royal Institution, descobriu a indução eletromagnética em 1831. É neste princípio que se baseiam os geradores que hoje produzem a maior parte da nossa eletricidade.

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.

Fazer ciência tem menos a ver com material do que com uma maneira de pensar: fazer perguntas, planear testes, prever o que vai acontecer e mudar de ideias quando os dados assim o indicam. São capacidades que se aprendem em qualquer idade e com qualquer orçamento. Uma experiência que não corre como se esperava não é um fracasso se levar a uma nova pergunta. Algumas descobertas importantes começaram com uma surpresa: Alexander Fleming descobriu a penicilina em 1928, quando cresceu bolor numa das suas placas de bactérias, Wilhelm Röntgen descobriu os raios X em 1895 e Percy Spencer teve a ideia do micro-ondas depois de uma barra de chocolate lhe ter derretido no bolso enquanto estava junto a um equipamento de 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.

A ciência está por toda a casa: nas bolhas de um copo de refrigerante, na geada numa janela de inverno, nas cores de um pôr do sol e na maneira como o sabão tira a gordura. Todas estas coisas do quotidiano têm explicação, e muitas podem ser testadas com experiências simples. De certa forma, uma casa é um bom laboratório, porque as perguntas nascem da vida real.

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.

Por isso, quando alguma coisa o surpreender na cozinha, no jardim ou na casa de banho, não passe simplesmente à frente. Pare, observe com atenção e tente perceber o que está por trás: uma força, uma reação química ou algo vivo. Reparar em algo estranho e perguntar porquê é exatamente a forma como os cientistas começam.