Ответ:

Пока мяч падает, он сохраняет горизонтальную скорость вагона. Поэтому относительно наблюдателя на платформе мяч перемещается и горизонтально, и вертикально; его траектория искривлена (приблизительно параболическая), а не вертикальная.

Схематично: ● → ⤵ — мяч движется вперёд по ходу вагона и одновременно падает вниз.