Отрезки времени свободного падения предмета будут равны между собой во всех трех случаях.

Во-первых, скорость вращения вокруг оси вагона не влияет на вертикальное падение предмета. Все тела, находящиеся внутри вагона (включая предмет) подвержены силе тяжести, которая является внешней по отношению к движению вагона.

Во-вторых, по принципу относительности Галилея ускоренное движение вагона не влияет на вертикальное падение предмета. Система отсчета, связанная с неподвижным относительно земли наблюдателем, покажет, что предмет падает вниз с постоянным ускорением, не зависящим от ускорения вагона.

Таким образом, во всех трех случаях отрезки времени свободного падения предмета будут равны между собой.