Да, мячик будет падать вертикально во время прямолинейного равномерного движения поезда. Это связано с законом инерции, согласно которому тело в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения будет двигаться вдоль прямой траектории, пока на него не будет оказано воздействие. Поэтому, когда мячик упадет с верхней полки поезда, его движение будет соответствовать законам гравитации, а именно падению вертикально вниз под действием притяжения Земли.