¿Una bombilla cae del techo de un tren que va a 40 Km/h.Calcular el tiempo que tarda en caer al suelo del?

1) Si no indicas la altura de lanzamiento no se puede saber el tiempo de la caída, ni se pueden dibujar las dos trayectorias.

2) La caída es vertical. porque tanto el observado como la bombilla pertenecen a un mismo sistema de referencias. Para el observador sería lo mismo que el tren esté parado.
La trayectoria será una recta vertical.

3) Para un observador mirando sin moverse desde la estación, el movimiento sería el mismo de una bombita lanzada hacia adelante con la velocidad del tren
En este caso se sumarían el movimiento vertical de la bombilla cayendo y el movimiento horizontal del tren en marcha..
Como el movimiento de caída libre es cuadrático con relación al tiempo. La trayectoria de caída dibujará una línea parabólica.

UNA REFLEXIÓN
Te has dado cuenta que si el tren avanzara a la velocidad de la curvatura de la tierra, la bombilla no caería nunca? En ese caso
1) El observador interno no la vería caer, porque quedaría en el mismo lugar
2) El observador de la estación - supuesto que tuviese vista para notar el fenómeno - tampoco la vería caer. Porque al compensar el tren - con su velocidad - la curvatura de la tierra, la bombilla no caería nunca. .

Esa velocidad del tren se llama velocidad de escape.

Si aumentara su velocidad un poquitito más despegaría de la tierra y se perdería en el espacio!
En lugar el tren ahora imaginate un cohete. Es la misma historia. Primero sube para aprovechar el vacío exterior, y luego se mueve lateralmente acompañando la curvatura de la tierra. Genial no?

Si observas un despegue en Cabo Cañaveral vas a ver que la subida es parabólica. Justo la contracurva que describiría si en lugar de elevarse estuviese cayendo.