Физическое явление, объясняющее движение мячика, — это инерция.
Суть явления: тело стремится сохранить своё состояние движения (покой или равномерное прямолинейное движение). Когда поезд ускоряется, мячик, по инерции, продолжает двигаться с прежней скоростью, что воспринимается как движение против направления движения поезда.