Ergonomia delle leve cambio di una bicicletta da corsa secondo Donald Norman

Prendendo spunto da Donald Norman, professore di psicologia e scienze cognitive e portavoce della disciplina dello Human-Centred Design, ho deciso di analizzare l’ergonomia delle leve cambio di una bicicletta da corsa.

Una bicicletta da corsa possiede un particolare manubrio dotato di altrettanto particolari comandi i quali permettono di azionare sia il cambio di velocità che i relativi freni. Essi sono il frutto della progettazione orientata all’uso sportivo per cui è pensato il mezzo. Ed ai neofiti può non essere immediato. E va impugnato come nell’immagine seguente.

 Impugnare un manubrio per bici da corsa1 – Impugnare un manubrio per bici da corsa

Mapping mentale del cambio di velocità

Una bicicletta da corsa, si compone di due cambi di velocità: uno montato anteriormente sulle pedivelle ed uno posteriore sulla ruota posteriore.

Il mapping mentale del cambio di velocità di una bicicletta è ben formato in un ciclista abituale, infatti aumentando il diametro della corona anteriore si spingerà la ruota più velocemente, mentre aumentando il diametro della corona posteriore si andrà più lentamente.

2 - Anatomia e funzionamento del cambio di velocità in una bicicletta
2 – Anatomia e funzionamento del cambio di velocità in una bicicletta

Inoltre la corona anteriore si utilizza molto più raramente di quella posteriore, infatti il più delle volte si sceglie una corona anteriore e nel percorso ci si adatta utilizzando quasi esclusivamente quella posteriore. Solo quando la strada si impenna notevolmente o discende in maniera evidente siamo costretti a variare la corona anteriore.

Altro dettaglio da considerare è che per spostare la catena da una corona più piccola ad una più grande sappiamo noi ciclisti che il sistema necessità che venga “tirato il filo” che comanda il sistema, dunque in entrambi i casi aumentare il diametro della corona equivale a tirare un filo.

Task possibili in cui è necessario utilizzare il cambio

Cosa succede nella mente del ciclista quanto è in sella? In quali casi è necessario utilizzare il cambio?

Vediamo alcuni casi:

  1. È necessario Aumentare moderatamente la velocità: nella mente del ciclista si traduce in diminuire il diametro della corona posteriore, ovvero “allentare” la tensione del filo sul deragliatore posteriore. Che si traduce in uno spostamento a destra della catena.
  2. È necessario diminuire moderatamente la velocità: nella mente del ciclista si traduce in aumentare il diametro della corona posteriore, ovvero “tirare” la tensione del filo sul deragliatore posteriore. Che si traduce in uno spostamento a sinistra della catena.
  3. È necessario aumentare drasticamente la velocità: nella mente del ciclista si traduce in aumentare il diametro della corona anteriore, ovvero “tirare” la tensione del filo sul deragliatore anteriore. Che si traduce in uno spostamento a destra della catena.
  4. È necessario diminuire drasticamente la velocità: nella mente del ciclista si traduce in diminuire il diametro della corona anteriore, ovvero “allentare” la tensione del filo sul deragliartore posteriore. Che si traduce in uno spostamento a sinistra della catena.

È evidente che seppur per un ciclista come il sottoscritto possono sembrare un “mapping mentale” sensato, di ovvio in tutto ciò c’è ben poco. Da un certo punto di vista il funzionamento delle corone è speculare da altri punti di vista e identico. È impossibile dire che sia logico.

Non c’è altra soluzione che imparare come funziona un cambio per bicicletta.

Ora entrano in gioco i comandi e qui la fisica conta poco, mentre molto più importante è ergonomia, feedback e corrispondenza tra strumenti e mapping mentale del cambio.

I comandi del freno e del cambio di una bicicletta da corsa

Il cambio di una bicicletta da corsa, esso in generale è dominato da un unico sistema seppur suddiviso in alcune varianti. Ma il principio di base rimane lo stesso.

È composto da leve freno che fungono anche da comandi per il cambio di velocità. Da ancora prima che inventassero il cambio di velocità esisteva uno standard che faceva corrispondere la leva di destra al freno posteriore, e la leva di sinistra al freno anteriore.

Intelligentemente i progettisti quando hanno reso le leve freno poli-funzionali, hanno deciso di conservare questa corrispondenza del tutto culturale. Facendo corrispondere quindi per la leva di destra freno e cambio posteriore, mentre per la leva di sinistra freno e cambio anteriore.

Ma come si usano? Esse si usano specularmente ovvero spingendole verso l’interno si “tende” il filo dei rispettivi comandi. Ma come abbiamo detto in precedenza “tendere” il filo del deragliatore si traduce in effetti totalmente opposti sui due gruppi di ingranaggi.

3 - uso del comando anteriore, mano sinstra
3 – uso del comando anteriore, mano sinistra

4 - uso del comando posteriore, mano destra
4 – uso del comando posteriore, mano destra
5 - movimento speculare delle leve cambio
5 – movimento speculare delle leve cambio

E’ qui che è andato in confusione mio padre al primo utilizzo della sua bicicletta da corsa. Per lui spingere verso l’interno delle leve avrebbe dovuto tradursi nello stesso effetto. Non in un effetto opposto! Infatti come spiega D Norman la psicologia umana è tale che se si utilizzano due mani contemporaneamente, un movimento speculare delle mani è interpretato tale da produrre lo stesso effetto.

Detto questo, a dimostrazione di ciò, mio padre si aspettava che spingendo in dentro le leve avrebbe aumentato velocità della sua bicicletta. Invece in un caso la diminuiva (mano destra) e nell’altro l’aumentava (mano sinistra).

Allora mi sono posto perché nessuno si è mai posto questo problema e tutte le biciclette del mondo rispondono a questo tipo di ergonomia dei comandi? La risposta risiede principalmente nelle “convenzioni culturali” che sono un caso particolare di vincolo.

La standardizzazione è davvero il principio fondamentale per i casi disperati: quando nessun’altra soluzione sembra possibile, limitarsi a progettare tutto allo stesso modo, cosicché gli utenti debbano impararlo una sola volta. Infatti – […] se tutti i produttori si accordassero su uno standard […] basterebbe impararlo una volta per tutte e in seguito utilizzare questa conoscenza per ogni nuovo – dispositivo – che incontriamo. […] se è impossibile incorporare conoscenza nel dispositivo […] mettiamo appunto un vincolo culturale: standardizziamo la conoscenza che deve essere tenuta a mente. “Donald Norman in La caffettiera del masochista”

La coerenza progettuale è virtuosa: ciò che si è imparato con un sistema di trasferisce senza ostacolo agli altri – sistemi. Nel complesso è doveroso attenersi alla coerenza: se le novità comporta una piccola miglioria, conviene attenersi allo standard esistente, ma se si cambia, bisogna cambiare tutto. “Donald Norman in La caffettiera del masochista”

Dunque in questo caso la lamentela di mio padre non era affatto “insensata”, effettivamente i movimenti speculari verso l’interno avrebbero dovuto produrre lo stesso effetto. Ma quale effetto?

Il problema è considerare quale effetto produce il movimento speculare, secondo mio padre equivaleva ad “aumentare la velocità”.  Ma nessuno impedisce di considerare l’aumento di diametro delle rispettive corone o lo spostamento della catena verso destra o addirittura coerentemente con il movimento della leva. Tutti effetti che come accennato nella prima parte del documento sono del tutto leciti e non rispondono a nessun ragionamento logico (a prima vista) e che quindi vanno imparati così come sono.

Quindi i progettisti semplicemente si attengono ad uno standard che sembra funzionare molto bene semplicemente grazie al fatto di essere “comunemente accettato” ormai da decenni. Vincolo culturale.