Ответ:

Мяч сохраняет горизонтальную скорость вагона, полученную до падения. Поэтому относительно земли он одновременно движется горизонтально вместе с вагоном и вертикально вниз под действием силы тяжести. Эти движения складываются, и траектория мяча относительно земли — кривая, приблизительно парабола, а не вертикальная прямая.

Для пассажира вагона мяч падает по вертикали, если не учитывать сопротивление воздуха: вагон и мяч имеют одинаковую горизонтальную скорость.

траектория мячанаправление вагонавертикаль