Question

porque a bola enquanto cai, continua a compartilhar do movimento do vagão

Answer 1

Resposta: inércia. Os corpos tentem a manter seu estado de movimento.

Se o corpo já estava se movendo a uma velocidade v0 para o lado quando foi lançado apenas para cima, ele tenderá a manter essa velocidade v0 para o lado, por que teoricamente não houve nada para retardar esse movimento para o lado.