Experimental study of work fluctuations in a harmonic oscillator

The work fluctuations of a harmonic oscillator in contact with a thermostat and driven out of equilibrium by an external force are studied experimentally. For the work both the transient and stationary state fluctuation theorems hold. The finite time corrections are very different from those of a first order Langevin equation. The heat and work fluctuations are studied when a periodic forcing is applied to the oscillator. The importance of the choice of the ‘good work’ to compute the free energy from the Jarzynski equality is discussed. To cite this article: S. Joubaud et al., C. R. Physique 8 (2007).

RésuméNous étudions expérimentalement les fluctuations du travail d'une force externe sur un oscillateur harmonique en contact avec un bain thermique. Nous trouvons que les théorèmes de fluctuations pour les états transitoires et stationnaires sont vérifiés. Toutefois les corrections de temps fini pour l'état stationnaire sont très différentes de celles calculées dans le cadre de l'équation de Langevin du premier ordre. Nous étudions aussi le forçage périodique de l'oscillateur. Enfin nous discutons l'importance du choix du « bon travail » pour calculer l'énergie libre en partant de l'égalité de Jarzynski. Pour citer cet article : S. Joubaud et al., C. R. Physique 8 (2007).